一、我可控核聚变研究又获进展 超导托卡马克实验有新突破（论文文献综述）
朱子健[1]（2020）在《基于神经网络的东方超环等离子体平衡参数实时评估与预测研究》文中研究说明托卡马克是目前最有希望实现核聚变能源的装置之一。等离子体平衡与垂直位移不稳定性的有效控制是托卡马克装置安全运行的重要保障,本文基于神经网络方法,对托卡马克装置等离子体平衡参数实时估算以及垂直位置快速预测进行了研究,为未来更加精准、快速控制提供新的方法。本文先应用基础的前馈神经网络,以托卡马克模拟代码（TSC）模拟EAST放电生成数据库,训练和测试等离子体平衡参数估算模型,并分别讨论测量信号缺失和输入噪音对模型鲁棒性的影响。神经网络评估模型在偏滤器和限制器位形下估算有量纲平衡参数（等离子体电流中心位置、大半径、小半径、X点位置）平均误差在1毫米以内,估算无量纲参量（拉长比、极向比压、内感、安全因子）平均误差在百分之一以内;对于假定的测量信号缺失和输入噪音,通过加入随机噪音以及置零缺失信号值再训练验证,证实模型仍具有一定鲁棒性;在普通台式机上用MATLAB软件实现模型,耗时为1毫秒左右,初步验证了这种方法的可行性。在等离子体电流中心位置识别工作中,本文先用模拟数据验证了神经网络方法的可行性,再用实验数据训练模型,训练的基础前馈神经网络模型经验证仍可准确识别等离子体电流中心;同时,减少输入探究不同输入组对模型性能的影响,仅以磁通环诊断或极向场线圈电流作为输入在该模型下并不充分。考虑到极向场线圈电流是等离子体电流中心位置变化的重要控制变量,本文探讨了 NARX神经网络模型建立控制量和响应量映射关系的应用;NARX模型相较基础前馈网络模型,仅用控制量推理电流中心位置的准确性有显着提升;然而,该模型严格限制控制变量,在目前工作中训练数据只在同一类型放电数据中获得,模型适用范围受限。本文最后筛选整理了 2018年EAST实验数据库,覆盖一千炮以上的放电,将长短期记忆神经网络应用于等离子体垂直位置预测,同时使用GPU并行对训练完备的模型进行加速。本研究选用前五个时间片的电磁测量数据,预测后一时刻的等离子体垂直位置,并讨论输入噪音和信号缺失时模型的准确性和鲁棒性。经过不断地训练和测试、不断改善性能,最终模型参数固定,初始用CPU实现速度在1毫秒量级;通过算法和硬件加速,最终使用GPU实现模型准确快速,一次预测时间可达50微秒量级,比目前EAST控制速度提高一个量级,为未来等离子体垂直位移快控提供了一个新方法。
王涛[2]（2019）在《聚变等离子体中剪切阿尔芬波和高能量例子动理学的混合模拟研究》文中研究表明在国际热核聚变实验堆（ITER）等未来的磁约束聚变装置中,高能量粒子对燃料等离子体的加热是维持燃烧状态的关键。然而,高能量粒子可以共振地激发剪切阿尔芬波等集体不稳定性,从而可能影响它们的约束性质。本论文通过磁流体-回旋动理学混合模拟,研究了燃烧等离子体中的剪切阿尔芬波和高能量粒子动理学。我们的模拟参数参考了 Divertor Tokamak Test（DTT）装置,其堆芯等离子体行为将接近ITER,这使得我们的研究不仅直接反映了 DTT中的高能量粒子物理,对ITER等装置中燃烧等离子体研究也具有重要意义。根据平衡磁场剪切的径向分布,DTT的堆芯等离子体可以细分为内堆芯区和外堆芯区。在内堆芯区,平衡磁场存在弱的反剪切,反剪切阿尔芬本征模（RSAE）可以被磁捕获粒子的环向进动激发。而在外堆芯区,环阿尔芬本征模（TAE）是最重要的不稳定性,其驱动包括了磁捕获粒子和通行粒子的共同贡献。TAE受到了比RSAE更强的连续谱阻尼,只能在驱动强度高于某一阈值时被激发。此外,由于高能量粒子较小的归一化轨道半径,RSAE和TAE的最不稳定环向模数约在10的量级。在RSAE的非线性饱和中,共振粒子的非线性响应尺度与模宽度可比,RSAE的有限模宽度对波-粒子能量交换起到了明显的限制作用,因此,径向去耦是重要的饱和机制。RSAE的饱和幅度与其线性增长率大致呈线性关系。此外,在强不稳定性时,波-粒子非微扰相互作用可以最大化高能量粒子的驱动,形成更高的饱和幅度。TAE的饱和机制则更多地受驱动强度的影响。弱不稳定性TAE的饱和主要是由通行粒子的共振去谐主导,饱和幅度与线性增长率呈二次方关系,TA E对高能量粒子约束性质的影响可以忽略。而在强不稳定区间,TAE引发了高能量粒子分布函数的明显扰动,其饱和幅度与线性增长率为线性关系。此时,两类共振粒子都出现了介观尺度的向外输运。特别的是,通行粒子的输运性质表现为扩散性,这主要是由于通行粒子的相空间共振岛在强驱动下扩张并重叠,导致粒子轨道随机化。综上,我们研究了燃烧等离子体中,剪切阿尔芬波与高能量粒子相互作用的重要物理问题,发现了等离子体不均匀性、磁场平衡位形和波-粒子非微扰相互作用等物理元素在上述非线性物理中的重要作用。我们也分析了 DTT堆芯等离子体中剪切阿尔芬波的基本频谱和时空尺度,展示了在DTT中,存在着广阔的非线性物理值得深入研究。
侯朴赓[3]（2014）在《高压下几种典型富氢化合物的第一性原理研究》文中提出众所周知，在元素周期表中，氢是排列在第一位的元素。它具有最简单的结构，更为重要的是，氢能源是一种非常特殊的清洁能源。它在未来可能会应用于日常的生活中，比如作为汽车的能源，也可以应用于工业生产中，比如作为航天器的能源。所以，对于氢的研究，一直是高压领域的一块瑰宝。同时，金属氢也是21世纪最为重要的十个物理问题之一，而金属氢的获得，最有可能实现的办法就是加压。对于金属氢的研究，一直是高压领域研究的核心内容，由于氢分子内部的键作用非常强，至今没有获得金属氢。科学家们提出，在440GPa，氢单质会出现金属化，但是这一压力很难在实验中达到，所以科学家们试图通过一些金属的掺入使得氢的金属化压力降低下来。因此，近些年来，富氢化合物甚至含氢化合物的相变序列问题，高压下能带结构问题，金属化压力问题，超导转变温度问题都是大家非常关心的高压问题。基于对金属掺氢可以降低氢的超导转变温度的想法，我们选取了镧系金属Er和Ho的三氢化合物，同时，我们也考虑了第四主族元素Ge的各种配比的氢化物。本文通过第一性原理的计算，对这些氢化物进行了计算研究，得到了一些高压下的新结构，并研究了他们的电子性质和超导性质。（1）高压下镧系元素氢化物的高压结构。通过取代和结构预测方法，我们研究了ErH3和HoH3两种氢化物在0-300GPa压力范围内的高压结构及其相变。对于ErH3体系，成功找到了实验上提出的常压P-3c1结构。实验上认为，随着压力的升高，P-3c1结构会转变为一个fcc结构，但并未给出这个fcc结构的空间群，我们确定了fcc相的空间群为Fm-3m。在P-3c1相和fcc相之间，存在一个稳定的C2/m结构。能带的计算结果表明除了常压P-3c1相是绝缘相外，其它相都是金属相。在更高的压力下，我们寻找到另外一个金属P63/mmc相。对与Er相邻的金属Ho的氢化物的研究表明，在200GPa之前，它有着与ErH3相类似的相变顺序，唯一不同的是：HoH3在高压下存在Cmcm相，而ErH3不存在这个结构。同ErH3一样，除常压结构外，所有高压结构都呈金属性。通过对体积随着压力的变化的计算，我们发现这两种金属氢化物随着相变的进行，体积都有明显的塌缩。（2）Ge-H化合物的高压结构预测。我们对不同配比的Ge-H化合物的结构在高压条件下进行了结构搜索。在之前的报道中，C2/c-GeH4结构在196GPa之后才能形成。我们的研究表明，Ge-H化合物（P-3-Ge3H）在32GPa时就可以形成，在压力大于220GPa时，P-3-Ge3H会相变为P63/m-Ge3H结构。Pnma-Ge2H在120GPa时可以形成，在我们研究的压力范围内这一结构是可以稳定存在的。Cccm-Ge3H可以稳定存在于280-300GPa的压力范围内，C2/c-GeH4在压力大于280GPa时才可以与Ge2H、Ge3H、GeH3共存。Ge2H和Ge3H虽然都呈金属相，但其理论超导温度很低。而Cccm-Ge3H在280GPa时的超导转变温度高达80.3K。这也证明了金属氢化物的超导转变温度在很大程度上取决于H所占比列的多少。
王斌[4]（2013）在《Cu基、Zr基和Co基大块金属玻璃的He2+离子辐照损伤研究》文中认为金属玻璃具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征,具有很高的强度和抗腐蚀性能,同时表现出优良反射能力和抗辐照性能,也许可以作为聚变反应堆中面向等离子体的候选材料。本文选择能量为500keV的He2+离子,辐照剂量为2×1017、5×1017、1×1018和2×1018ions/cm2,辐照不同系列金属玻璃（（Cu47Zr45Al8）98.5Y1.5、Zr64Cu17.8Ni10.7Al7.5、 C061.2B26.2Si7.8Ta4.8）并选择目前聚变堆中最有前途的面向等离子体材料金属W作为对比材料。寻找具有优异的耐辐照性能的金属玻璃系列。本文利用SRIM程序模拟离子辐照过程,计算得到He2+离子在Cu基、Zr基、Co基金属玻璃和金属W中的射程分别为1.19μm,1.20μm,1.12μm和0.76μm; DPA（每个点阵原子被击而发生离位的次数）分别为62.9、56.9、45.3和20.8；还计算了声子能损分布和空位分布等数据。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜等设备分析了He2+离子辐照对金属玻璃相结构和微观结构的影响。研究结果表明：不同辐照剂量条件下三种金属玻璃都保持了非晶状态。辐照剂量为2×1018ions/cm2时Cu基和Zr基金属玻璃表面没有出现明显的损伤现象。Cu基金属玻璃在距离表面处约为1.35μm处出现明显的损伤层,Zr基金属玻璃有类似通道的损伤一直延伸到距离表面1.25μm处。TEM分析显示,He2+离子在Zr基金属玻璃的射程末端处聚集了大量氦泡。高分辨TEM照片观察到了氦泡连通合并的过程。而Co金属玻璃表面变粗糙并且出现明显的层离现象。三种金属玻璃的损伤层厚度分别与计算的离子射程相近。在剂量1×1018ions/cm2寸金属W表面就出现粗糙化、起皮、剥离等损伤现象,当剂量增大到2×1018ions/cm2时,起皮、剥落现象变得更为严重,甚至出现多层起皮、剥离。He2+离子束辐照金属玻璃,表面形貌演化呈现出离子轰击造成的的粗糙化过程和输运诱发的平滑化过程相互竞争的结果。He2+离子辐照后Cu基和Zr基金属玻璃的表面均方根粗糙度随剂量的增大出现先增大后减小的现象,Co基金属玻璃的表面均方根粗糙度随剂量增大而增大。在低剂量辐照条件下,Cu基和Co基金属玻璃保持了较好的反射率。本文实验所选的三种金属玻璃在低于其玻璃转化温度时抗He2+离子辐照能力好于金属W,其中Cu基和Zr基金属玻璃的抗He2+离子辅照能力好于Co基金属玻璃。
物理学调研组[5]（1988）在《全国自然科学基础研究学科调研专题报告——（研究现状、趋势及发展战略）物理学》文中研究指明物理学是自然科学中最基本的科学,它研究物质运动的最一般规律和物质的基本结构。其研究领域跨度很大,在尺寸标度上,从基本粒子的核子世界到整个宇宙;在时间
二、我可控核聚变研究又获进展 超导托卡马克实验有新突破（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、我可控核聚变研究又获进展 超导托卡马克实验有新突破（论文提纲范文）
（1）基于神经网络的东方超环等离子体平衡参数实时评估与预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 能源问题与磁约束核聚变 |
| 1.2 东方超环托卡马克装置介绍 |
| 1.3 等离子体平衡与垂直位移不稳定性 |
| 1.3.1 等离子体平衡 |
| 1.3.2 等离子体垂直位移不稳定性 |
| 1.4 等离子体平衡与垂直位移不稳定性的控制现状 |
| 1.5 本章小结与全文结构 |
| 第2章 神经网络在聚变领域应用 |
| 2.1 神经网络方法的发展 |
| 2.2 神经网络方法基础与使用 |
| 2.3 神经网络在托卡马克装置应用研究现状 |
| 2.3.1 神经网络在托卡马克装置应用发展 |
| 2.3.2 神经网络在等离子体平衡与控制中的可能应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于前馈神经网络的等离子体平衡参数重建 |
| 3.1 TSC数值模拟EAST放电 |
| 3.2 等离子体平衡参数与EAST平衡数据库 |
| 3.3 等离子体平衡参数重建模型训练与测试 |
| 3.4 考虑输入噪音和信号缺失的模型性能优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 EAST等离子体电流中心位置识别 |
| 4.1 TSC模拟与EAST实验数据库建立 |
| 4.2 等离子体电流中心识别模型训练与测试 |
| 4.3 等离子体电流中心识别模型鲁棒性 |
| 4.4 应用NARX神经网络训练预测模型的初步讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 循环神经网络预测等离子体垂直位置研究 |
| 5.1 循环神经网络介绍 |
| 5.2 等离子体垂直位置预测数据库及模型 |
| 5.3 等离子体垂直位置预测模型训练及验证实现 |
| 5.4 面向垂直位置控制的模型GPU加速及优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）聚变等离子体中剪切阿尔芬波和高能量例子动理学的混合模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 聚变能 |
| 1.2 托卡马克 |
| 1.3 高能量粒子和剪切阿尔芬波不稳定性 |
| 1.4 本论文的研究目标和结构 |
| 2 研究背景 |
| 2.1 剪切阿尔芬波不稳定性 |
| 2.1.1 剪切阿尔芬波 |
| 2.1.2 阿尔芬本征模 |
| 2.1.3 高能量粒子模 |
| 2.2 高能量粒子 |
| 2.2.1 构成和分布函数 |
| 2.2.2 轨道和约束性质 |
| 2.2.3 波-粒子共振 |
| 2.2.4 对剪切阿尔芬波的驱动 |
| 2.3 阿尔芬波不稳定性的非线性饱和 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 共振去谐和径向去耦机制 |
| 3 数值方法 |
| 3.1 HMGC概述 |
| 3.2 HMGC物理模型 |
| 3.3 HMGC数值方法 |
| 3.3.1 磁流体部分 |
| 3.3.2 回旋动理学部分 |
| 3.4 主要模拟参数 |
| 3.4.1 DTT装置简介 |
| 3.4.2 MHD平衡参数 |
| 3.4.3 高能量粒子参数 |
| 3.4.4 其他数值参数 |
| 4 模拟结果的线性性质 |
| 4.1 内堆芯区 |
| 4.1.1 n=4的RSAE示例case |
| 4.1.2 波-粒子能量交换 |
| 4.1.3 RSAE不稳定性综合分析 |
| 4.2 外堆芯区 |
| 4.2.1 n=6的TAE示例case |
| 4.2.2 波-粒子能量交换 |
| 4.2.3 TAE类型不稳定性综合分析 |
| 4.3 小结 |
| 5 模拟结果的非线性性质 |
| 5.1 波-粒子共振条件 |
| 5.2 RSAE非线性性质 |
| 5.2.1 RSAE径向共振结构 |
| 5.2.2 RSAE非线性饱和 |
| 5.3 TAE非线性性质 |
| 5.3.1 弱不稳定的TAE case |
| 5.3.2 强不稳定的TAE case |
| 5.3.3 TAE的饱和机制 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结和讨论 |
| 6.1 对DTT装置的意义 |
| 6.2 对燃烧等离子体研究的意义 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间主要的研究成果 |
（3）高压下几种典型富氢化合物的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高压物理科学 |
| 1.2 计算材料科学 |
| 1.3 第三副族氢化物 |
| 1.4 第四主族氢化物 |
| 1.5 本文的研究目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 基本理论和计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.2 第一性原理计算方法 |
| 2.3 晶格动力学 |
| 2.4 电子性质计算 |
| 2.5 力学稳定性的研究 |
| 2.6 结构搜索方法 |
| 2.7 相关软件 |
| 参考文献 |
| 第三章 ERH_3的高压相变研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 计算方法和细节 |
| 3.3 ERH_3各相结构与热力学稳定性 |
| 3.4 ERH_3各相的动力学稳定性 |
| 3.5 ERH_3各相的电子结构与态密度 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 HOH_3的高压相变研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算方法和细节 |
| 4.3 HOH_3各相结构与热力学稳定性 |
| 4.4 ERH_3各相的动力学稳定性 |
| 4.5 HOH_3各相的电子结构与态密度 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 GE‐H 体系高压下的研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算方法和细节 |
| 5.3 GE_2H、GE_3H 和 GEH_3各相结构与热力学稳定性 |
| 5.4 GE_2H、GE_3H 和 GEH_3各相的动力学稳定性 |
| 5.5 GE_2H、GE_3H 和 GEH_3各相的电子结构与态密度 |
| 5.6 GEH_3正交相的超导电性 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论 |
| 学术成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）Cu基、Zr基和Co基大块金属玻璃的He2+离子辐照损伤研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 研究背景 |
| 1.1 核能发展概述及ITER项目简介 |
| 1.2 ITER装置中的材料问题 |
| 1.3 带电离子束模拟辐照实验及辐照效应 |
| 1.4 离子束辐照非晶合金的国内外研究状况 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 实验设备及实验方法 |
| 2.1 320kV高电荷态离子综合研究平台 |
| 2.2 非晶合金制备实验装置 |
| 2.3 样品分析设备 |
| 2.3.1 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.4 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.5 椭偏仪 |
| 2.4 实验方法 |
| 3 实验结果与讨论 |
| 3.1 He~(2+)离子辐照材料的SRIM程序模拟 |
| 3.2 Cu基非晶合金抗He~(2+)离子辐照研究 |
| 3.2.1 Cu基非晶合金微观结构随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.2.2 Cu基非晶合金表面形貌随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.3 Zr基非晶合金抗H~(2+)离子辐照研究 |
| 3.3.1 Zr基非晶合金微观结构随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.3.2 Zr基非晶合金表面形貌随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.4 Co基非晶合金抗He~(2+)离子辐照研究 |
| 3.4.1 Co基非晶合金微观结构随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.4.2 Co基非晶合金表面形貌随He~(2+)离子辐照的演化 |
| 3.5 金属W抗He~(2+)离子辐照研究 |
| 3.6 金属玻璃和W抗He~(2+)离子辐照损伤对比 |
| 3.6.1 SRIM程序模拟结果比较 |
| 3.6.2 He~(2+)离子辐照后各材料的微观结构对比 |
| 3.6.3 He~(2+)离子辐照后各材料的表面粗糙度对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、我可控核聚变研究又获进展 超导托卡马克实验有新突破（论文参考文献）
- [1]基于神经网络的东方超环等离子体平衡参数实时评估与预测研究[D]. 朱子健. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [2]聚变等离子体中剪切阿尔芬波和高能量例子动理学的混合模拟研究[D]. 王涛. 浙江大学, 2019(11)
- [3]高压下几种典型富氢化合物的第一性原理研究[D]. 侯朴赓. 吉林大学, 2014(03)
- [4]Cu基、Zr基和Co基大块金属玻璃的He2+离子辐照损伤研究[D]. 王斌. 大连理工大学, 2013(09)
- [5]全国自然科学基础研究学科调研专题报告——（研究现状、趋势及发展战略）物理学[J]. 物理学调研组. 中国科学院院刊, 1988(03)