黄文龙:在聚变领域中控制磁流体的不稳定性

——中国空间科学学会黄文龙的成长故事

简介

黄文龙,博士,安徽工业大学讲师。主要从事实验室等离子体中的强迫重联,撕裂模,测地声模等方面的研究工作。获得中国科协“青年人才托举工程” 2017-2019年度项目资助。

近三年的科研工作中,黄文龙在国内外期刊,如Physics of Plasmas,《电波科学学报》等,发表论文多篇,包括以第一作者在Physics of Plasmas已发表学术论文2篇,待投稿和发表论文3篇;在国内外会议发表会议论文多篇,包括一次会议邀请报告。获批国家留学基金委留学项目一项。

作为物质的第四态,等离子体广泛存在于天体,近地空间和实验室中。随着磁约束聚变研究的兴起,等离子体物理得到进一步的研究。为有效改善装置运行,延长装置的寿命,如何控制其中的磁流体不稳定性,特别是撕裂模和边界局域模,是聚变领域的重要课题。

近二十年来,共振磁扰动线圈作为一种控制磁流体模式的有效手段,被用于国内外已有和正在建造的,如DIII-D,JET,EAST,ITER等托卡马克装置中。另一方面,磁扰动线圈也会导致环向转动的大幅度降低进而导致磁岛锁模,约束降低。因此,如何优化扰动场线圈设计是有效控制磁流体不稳定性的关键。

2016年6月,黄文龙完成博士研究生阶段的学习,获得博士学位。2017年,黄文龙博士入选了中国科协第三届“青年人才托举工程”,这个学术平台鼓励年轻人开展自选课题研究,不拘束缚、大胆创新。在该项目的支持和导师团队的指导下,黄文龙博士围绕这一关键的科学问题,从边界扰动驱动的等离子体响应、角动量输运、强迫重联等几个角度,深入开展了一系列磁流体控制方面的研究工作。

经过3年青托项目的研究,黄文龙博士得到了一系列有意义的结果。例如,初步构建了不依赖于无滑动条件的等离子体响应模型,该模型可更好的理解近期实验和模拟结果;基于准线性方法,统一了线性和准线性的强迫重联理论,给出一个表征准线性强度的因子,并由磁流体模拟验证该结果;推导了谱空间的极向角动量方程,进一步阐述了几个基本概念并构建了小磁岛区域的等离子体响应模型;自主发展了约化磁流体程序并用于验证前述理论。在此期间,黄文龙博士以第一作者发表和待发表学术论文多篇。为更好的开展相关研究,黄文龙博士申请了国家留学基金委访问学者项目,拟赴德克萨斯大学奥斯汀分校访问,与该校专家进行交流学习。

基于前述工作,黄文龙博士希望进一步构建典型实验参数下的等离子体响应模型,继续发展磁流体程序,结合解析理论和数值模拟,更好的理解等离子体对磁扰动线圈的响应,期望能更好的理解磁扰动线圈控制磁流体不稳定性的物理机制,为外加磁场线圈的优化设计提供一定的理论基础。

在这3年的教学与科研工作中,黄文龙博士不忘初心,坚信通过坚持不懈的努力,终究会研究出有实际意义的科研成果。