中國科大在新超算上首次實現核聚變演化模擬
據中國科大官網,當地時間 11 月 16 日,中國科大入圍國際戈登・貝爾獎評選的超算應用成果 ,參加了在美國密蘇里州圣路易斯召開的全球超級計算大會(SC21)的線上答辯,報告了中國科大在新一代神威超級計算機上首次實現 EAST(先進實驗超導托卡馬克)和 CFETR(中國聚變工程試驗堆)“聚變堆全裝置動理學等離子體演化模擬”。
該項成果由核科學技術學院肖建元副研究員課題組與計算機科學與技術學院安虹教授課題組聯合攻關,在中國科學院合肥物質研究院等離子體物理研究所、中國科學院數學與系統科學研究院、國家超級計算無錫中心、北京大學和鄭州大學相關研究人員的緊密配合下完成。
據介紹,目前,在受控聚變領域最主流的磁約束 Tokamak 裝置中,由于中心等離子體溫度需要達到一億度以上,而外部約束超導磁體則需要在接近絕對零度的環境中,超高的溫度與壓強梯度會驅動各種等離子體中的不穩定性從而破壞約束。如何更精確地模擬磁約束等離子體長時間演化以便設計更經濟而約束性能更好的 Tokamak 裝置一直是一個難點。
中國大科學裝置出版工程(第二輯):人造太陽——EAST全超導托卡馬克核聚變實驗裝置
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中國科大與中科院數學與系統科學研究院合作,基于上世紀 80 年代由我國數學家馮康提出的保辛結構算法理論,發展了一套針對等離子體帶電粒子-電磁場系統具有長期守恒性質的顯式高階非正則辛 Particle-in-Cell 格式;自主設計了 SymPIC 等離子體帶電粒子-電磁場系統的大規模保結構動理學數值模擬軟件;通過在算法、軟件棧和自動向量化等方面進行一系列關鍵技術創新,在新一代神威超級計算機首次對 EAST(由等離子體所自行設計研制的國際首個非圓截面全超導托卡馬克核聚變實驗裝置)和 CFETR 全裝置等離子體演化實現了最大規模的長時間高保真模擬,已用于計算波在等離子體中的傳播、電流驅動、隨機加熱等現象并獲得了比傳統算法更加可靠的非線性長期結果。
標簽: 核聚變
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