Nature Physics:聚变等离子体数字孪生需要多保真度框架
Nature Physics 发文指出,数字孪生有望改变聚变等离子体的预测、设计与控制方式,但实现这一前景需要多保真度框架,系统地结合不完美的模型与数据并量化不确定性。文章于 10 月 14 日在线发表(doi:10.1038/s41567-026-03485-z)。
Nature Physics 发文指出,数字孪生有望改变聚变等离子体的预测、设计与控制方式,但实现这一前景需要多保真度框架,系统地结合不完美的模型与数据并量化不确定性。文章于 10 月 14 日在线发表(doi:10.1038/s41567-026-03485-z)。
Physical Review B 发表论文,作者 Maitrayee Ghosh 等人用第一性原理和机器学习分子动力学研究温稠密物质条件下碳氢流体中金刚石的存留问题。文章指出在 Neptune、Uranus 等冰巨星内部以及惯性约束聚变靶中,极端压强和温度条件会显著影响化学反应,其中碳氢流体中可能析出金刚石的现象尤为引人关注。
PSI 研究人员用其开发的 PXCT 三维成像技术,以纳米分辨率检测核电站实际在役燃料棒锆合金包壳的腐蚀氧化层,发现氧化层在运行多年后仍保持密度并保持密封,可辨识小至 80 纳米的孔隙。
推荐理由:论文对比了在役与高压釜样品的氧化层密度,说明常规非放样品测试结果可信。
Journal of Fusion Energy 刊出 LEAP(锂实验应用平台)第一部分,提出流动液锂聚变系统的二次包容架构与降选框架。文章梳理液锂回路、锂壁处理及液态金属偏滤器等技术路线,涉及 ITER、T-11M、ASDEX Upgrade、DIII-D 等装置的液锂与钨偏滤器研究,并引用美国能源部聚变科学技术路线图。
PPPL 物理学家 Delgado-Aparicio、Ono 和 Menard 在 Physical Review Letters 发表研究,扩展了 Lawson 判据,纳入氦灰积累、等离子体污染、同步辐射和热损失四个因素,提出先加热等离子体再提高密度可能比先增密度更省能量地达到点火。
Physical Review X 发表论文,Abhineet Singh Rajput 和 Amir A. Pahlavan 通过微流道中单根弹性纤维实现流体滞回子:黏性载荷使纤维变形,变形改变水力阻力并重新分配流动,进而改变载荷,形成非线性流固反馈,其起始由几何控制参数的尖点突变组织。
Fourcade 等人在 Physical Review Letters 上发表研究,结合实验与平均场理论,为在含凝结核的未饱和空气中注入蒸汽所形成的液滴云建立了标度律,指出其动力学由相变与湍流混合耦合决定,并区分云体受限于初始动量与否的不同情形。
PPPL 物理学家 Luis Delgado-Aparicio、Masayuki Ono 和 Jonathan Menard 在 Physical Review Letters 发表论文,重新表述了 Lawson 判据,把氦灰、钨杂质、同步辐射和随温度升高的热损失等效应纳入同一模型。
DOE 启动 SiC cladding Lead Test Rod Development-Phase 1 拨款,资助制造 12-foot SiC cladding 燃料棒并完成辐照测试,目标在 2030 年前完成研究、制造、插入、辐照及辐照后检验,申请截止 12 月 7 日。
PPPL 研究团队在 Physical Review Letters 发表理论模型,更新了约 70 年历史的 Lawson 判据,纳入氦灰、杂质、同步辐射损失和热逸出四项真实效应。
PPPL 物理学家 Luis Delgado-Aparicio、Masayuki Ono 和 Jonathan Menard 在 Physical Review Letters 发表论文,重构 Lawson 判据并加入氦灰、杂质、同步辐射和热流四项条件,规划出能耗更低的点火路径:先加热等离子体再提高密度,路线经过 Cordey 鞍点,理想等离子体中该点对应 Q 约为 5。
TANAKA Kikinzoku Kogyo 与 QST 合作开发的疏水贵金属催化剂获日本催化剂制造商协会(CMAJ)2020 技术奖,该催化剂用于 ITER 等核聚变设施的常温氢氧化反应。其采用耐热耐辐照的无机载体并接枝疏水基团,TANAKA 内部测试显示铂涂层载体在 450 °C 下可保持疏水性 24 小时,使反应无需加热器即可进行。
含钨合金通过复合氧化物弥散相与强界面结合提升了热冲击抗力,相关研究发表于 Journal of Nuclear Materials 第 634 卷,作者为 Ruoyu Wang、Man Wang、Xiaoli Xi、Fan Feng、Xiang Liu、Zuoren Nie。
Journal of Nuclear Materials 发表研究,评估 W 与 W-Re 合金暴露于模拟 ELM 类聚变事件后的热响应与表面演化。文章给出两种材料在该极端热负荷条件下的表现对比,为聚变装置面向等离子体材料的选材提供依据。
Journal of Nuclear Materials 发表研究,分析 9Cr-ODS/316L 异种钢搅拌摩擦焊接头的微观组织与纳米硬度分布的关联。文章作者为 Linfeng Wang、Licheng Sun、Yang Liu 等,刊于 Volume 634,出版日期为 December 2026。
Fusion for Energy (F4E) 与波兰先进材料及金属增材制造企业 AMAZEMET 签署五年期合作备忘录,涵盖先进材料与制造方法、聚变专用材料要求、制造连接与涂层技术、测试鉴定、规范与标准五个领域,相关技术直接面向 ITER 第一壁等面对等离子体的堆内部件。合作不涉及资金转移,具体技术活动将另立协议。AMAZEMET 成立于 2019 年,是华沙工业大学衍生企业。
EPFL 的 Mitali Banerjee、Weizmann Institute 的 Moty Heiblum 与 Princeton 的 Mansour Shayegan 团队研究 ν=1/2 分数量子霍尔态中准粒子的电荷,结果发表于 Physical Review Letters。
推荐理由:两个实验室独立测得一致的 e/4 电荷值,读者可据此理解该分数量子霍尔态的准粒子电荷证据强度。
Physics World 发布免费阅读的 2026 年 Big Science Briefing,聚焦加速器技术与设施的可持续性,包括降低能耗与全生命周期环境影响,并介绍等离子体尾波场加速——其加速梯度可达传统加速器的 1000 倍,有望大幅缩小下一代设施的尺寸、成本与碳足迹。
APS Physics Viewpoint 专栏介绍 Eric Falcon 等人在巴黎西岱大学用排水浴缸式经典水涡装置直接观测到 Kelvin 波湍流,为量子湍流能量耗散机制提供了首个直接实验证据。
推荐理由:文章梳理了弱波湍流理论对六波相互作用的预言及其被经典水涡实验直接验证的来龙去脉。
英美两国将在伦敦 Global Fusion Summit 上签署两项协议,其中一项由 UK Atomic Energy Authority 与 Princeton Plasma Physics Laboratory 建立超级计算伙伴关系,整合人工智能、先进计算与聚变研究;另一项联合声明承诺两国在聚变监管上加强协调。
Lee 等人在 Physical Review X 发表研究,提出用拓扑流景刻画远离热力学极限的活性物质,以揭示非互易性与生物自组织的物理。论文编号为 Phys. Rev. X 16, 031061,于 9 月 8 日周二发表。
等离子体所潘成康研究员提出托卡马克中低中Z杂质密度极向不对称分布改变高Z杂质钨新经典输运特性的物理机制,成果发表于Nuclear Fusion。
推荐理由:研究给出了主离子径向梯度阈值这一判据,说明传统理论模拟钨杂质输运可能存在的偏差方向。
APS Physics 报道国际团队在法国 LULI 装置上用高功率激光轰击聚四氟乙烯平面靶产生等离子体流,并用线圈产生横向磁场模拟恒星磁场,观测到磁场从 10 T 升到 30 T 时等离子体流弯曲、分裂并在约 10 mm 后完全停止,为强磁场抑制日冕物质抛射(CME)提供了直接实验证据。
推荐理由:文章把实验室激光等离子体实验与恒星日冕物质抛射的观测差异联系起来,交代了从10 T到30 T的参数扫描如何给出直接证据。
EUROfusion 报道一篇新论文,梳理聚变数字孪生过去五年的进展和尚存差距。论文指出托卡马克等离子体芯部建模进展明显,包括湍流、快粒子和不稳定性模拟及代码验证,并开始把原本各自为政的模块耦合起来;而靠近器壁的边缘区物理更复杂,钨杂质进入等离子体、热与粒子到达器壁的湍流等仍是开放问题,不过湍流代码已能复现脱附,也有了反应堆尺度的侵蚀与尘埃模拟。
推荐理由:文章梳理了聚变数字孪生五年进展与待补短板,可帮助读者快速把握该方向现状。
等离子体所主办2026中韩钨金属第一壁暨等离子体和壁相互作用双边研讨会,40余位中韩科研人员参会,共作27个会议报告,涵盖托卡马克装置钨材料和部件研发、等离子体和钨材料相互作用、相关诊断和模拟等方向。会议系中韩政府间双边科技合作框架下的系列会议,双方就关键科学问题、实验数据共享及未来合作方向展开讨论。
德国联邦研究、技术与空间部(BMFTR)以约 480 万欧元资助为期三年的 FUMA 项目,在 Garching 研究园区联合 FRM II、TUM 与 IPP 开发聚变堆材料。项目整合正电子与中子研究组,针对 EUROFER97 铁素体钢、钨及钨合金、铜合金等开展原子尺度损伤分析,目标是可靠预测聚变堆内材料寿命。
6月30日,中国科学院合肥物质院等离子体物理研究所与中国科学院高能物理研究所共建的聚变堆材料辐照与评估联合实验室正式揭牌成立,学术委员会由中国工程院院士李建刚任主任。
European XFEL、HZDR 与 Rostock 大学等合作团队在 Physical Review Letters 发表研究,指出常用均匀电子气模型对温稠密铝的等离激元能量高估约 25%(约 8 电子伏),且无法复现完整信号形状。
推荐理由:原文给出模型高估幅度与实验条件参数,便于读者判断温稠密物质诊断中模型误差的量级。
Commonwealth Fusion Systems(CFS)与 MIT、Columbia、Max Planck 等机构合作,在 Journal of Plasma Physics 发表五篇同行评审论文,阐述 ARC 聚变堆的物理基础,58 位作者中约三分之二来自 CFS 之外。
推荐理由:文章梳理了五篇论文对等离子体破裂控制、真空容器更换等关键问题的具体设计,可了解商用聚变堆工程细节。
MIT Plasma Science and Fusion Center(PSFC)等院系学生在阿拉斯加 Fairbanks 完成第三次 Geophysical Plasma Observation Expedition(GPOE),在 -25 华氏度严寒中部署多台全天空相机,最远布点达 100 miles,配合磁力计与 muon 探测器观测极光结构与地磁场变化。
Fusion Science and Technology 刊出研究,通过实验与数值模拟相结合的方法,考察了 KW-R70 钨钾合金在磨料水射流作用下的侵蚀机制。文章刊于该刊第 82 卷第 8 期(2026 年 11 月),页码 1507-1515。