近日，美國普林斯頓等離子體物理實驗室的研究科學家劉昌及其團隊，在《物理評論快報》上發表了一項研究成果。該研究在美國能源部橡樹嶺國家實驗室的Summit超級計算機上進行模擬，針對國際核聚變工廠ITER中的托卡馬克裝置內失控電子問題提出了潛在解決方案。

托卡馬克裝置通過磁場限制高溫等離子體以實現核聚變。在聚變過程中，偶爾的溫度下降可能引發逃逸電子的集中爆發，這些高能電子對反應堆面向等離子體的表面構成威脅。

劉昌團隊利用Summit的強大計算能力，模擬了托卡馬克中與失控電子相關的物理現象，特別是阿爾文波的作用。模擬結果顯示，阿爾文波可以散射失控電子，防止其集中形成光束，從而避免潛在破壞。這一發現與D-III國家聚變設施的實驗結果相符。

劉昌比喻道：“這就像清除山坡積雪以防雪崩，阿爾文波使電子在加速前分散，避免了威脅。”團隊計劃進一步將其他場景納入模型，并利用Frontier超級計算機進行更精確的模擬。Frontier是Summit的后繼機器，位于橡樹嶺領導力計算中心。

該研究得到了美國能源部科學辦公室的支持，橡樹嶺領導力計算中心和D-III-D國家聚變設施是該項目的用戶設施。劉昌表示，希望該工作能為ITER提供解決方案，引領清潔核能走向未來。