作者约翰·格林沃尔德，普林斯顿等离子体物理实验室 PPPL科学家从应用数学中借用了一种技术，以大大降低的计算成本快速预测聚变等离子体的行为
信用:艾丽·斯塔克曼/PPPL通信办公室
科学家们寻求将驱动太阳和恒星的聚变带到地球的一个关键问题是预测为聚变反应提供燃料的挥发性等离子体的性能
做出这样的预测需要花费大量时间在世界上最快的超级计算机上
现在美国大学的研究人员
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能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)借用了应用数学中的一种技术来加速这一过程
该技术将聚变等离子体的毫秒行为结合到长期预测中
PPPL大学的应用数学家本·斯特德万特说，通过使用它，“我们能够证明，等离子体温度分布和热通量等物理量的精确预测可以用更少的计算成本来实现。”他也是报道该结果的《等离子体物理学》论文的主要作者
聚变以等离子体的形式结合了轻元素——由自由电子和原子核组成的物质的热带电状态——产生大量能量
科学家们正在世界各地努力创造和控制地球上的聚变，以获得几乎取之不尽的安全和清洁的电力供应来发电
超速模拟 斯特德凡将数学技术应用到由物理学家C
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常在
这一应用极大地加快了用回旋动力学cs模拟的围绕磁场线运行的离子的演化温度曲线的模拟——回旋动力学cs是一种广泛使用的模型，它提供了强磁场中等离子体行为的详细微观描述
同样加速的是模拟轨道粒子之间的碰撞，这种碰撞导致热量从等离子体中泄漏并降低其性能
这一应用首次成功地使用了被称为“无方程投影积分”的技术，模拟了碰撞粒子从磁约束中逃逸时离子温度的演变
无方程建模旨在从短期微观模拟中提取长期宏观信息
关键是改进这项技术的一个关键方面，称为“提升算子”，将等离子体行为的大规模或宏观状态映射到小规模或微观状态
这一修改使离子温度的详细轮廓得到了明显的缓解
斯特德万特说:“这种方法不是直接模拟长时间尺度的进化，而是使用数毫秒的模拟来预测更长时间尺度的进化。”
“改进后的流程将计算时间缩短了四分之一
" 基于托卡马克模拟的结果是一般性的，可以适用于包括星形装置在内的其他磁聚变装置，甚至可以用于其他科学应用
斯特德凡特说:“这是从基于第一性原理的物理学中自信地预测聚变能源设备性能的重要一步。”
扩展技术 他下一步计划考虑扩展这项技术的效果，包括湍流对过程速度的影响
斯特德万特说:“这些初步结果中有一些是有希望的和令人兴奋的。”
“我们很有兴趣看看它在包含湍流的情况下将如何工作
" 该论文的合著者包括常、物理学家罗伯特·哈格和科罗拉多大学的物理学家
斯特德万特说，昌和帕克是顾问，而哈格提供了XGCa代码和计算分析方面的帮助
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