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2021年12月02日
中國科大在新一代神威超級計算機上首次實現EAST和CFETR聚變堆全裝置動理學等離子體演化模擬

當地時間11月16日下午,中國科大入圍國際戈登?貝爾獎評選的超算應用成果 “Symplectic Structure-Preserving Particle-in-Cell Whole-Volume Simulation of Tokamak Plasmas to 111.3 Trillion Particles and 25.7 Billion Grids”,參加了在美國密蘇里州圣路易斯召開的全球超級計算大會(SC21)的線上答辯,報告了中國科大在新一代神威超級計算機上首次實現EAST(先進實驗超導托卡馬克)和CFETR(中國聚變工程試驗堆) “聚變堆全裝置動理學等離子體演化模擬”,這是中國科大首次作為第一完成單位入圍戈登?貝爾獎評選。戈登?貝爾獎是國際上高性能計算應用領域的最高學術獎項,被稱為“超算領域的諾貝爾獎”,由ACM(美國計算機學會)每年評選和頒發,具有巨大的國際影響力。此前,在10月22日舉辦的CCF(中國計算機學會)高性能計算學術年會(HPC China 2021)上,該成果獲得了2021年首屆“年度中國高性能計算最佳應用獎”。此項成果由核科學技術學院肖建元副研究員課題組與計算機科學與技術學院安虹教授課題組聯合攻關,在中國科學院合肥物質研究院等離子體物理研究所、中國科學院數學與系統科學研究院、國家超級計算無錫中心、北京大學和鄭州大學相關研究人員的緊密配合下完成。

擬入ACM Gorden Bell獎

贏得CCF 2023年第二屆“全年中高安全性能計算的合適適用獎” 新燃料油供給是21世記全社會進化受到的大挑戰! 隨著時間的推移地球上化石新燃料油(煤,頁巖油,綠色氣等)逐步耗竭,全社會進化向往得到“取之未盡”的新燃料油以達到可保持發展進步。考慮到對于現行的新燃料油網絡危機和場景問題,地球上的國家投進很大的人工勞動和倚重聯合開發風、水可以、早上的太陽能板等新新燃料油,以變低化石新燃料油在新燃料油格局中其占的重量比例。而聚變能更具燃料油多(地球上上氘氚儲量無窮)、清潔(排放標準無甲醛問題)、安全防護高(影響傷害加性)、自然再生能源相對密度大等優秀的特點,是解決方法明天新燃料油問題最有期望的經由,被表示是全社會進化的超時空新燃料油。 現下,在受控聚變這個領域最主流產品的磁干涉Tokamak器中,主要是因為中心局等陰化合物體的工作溫度可以完成一億度超過,以外部干涉超導磁體則可以在比較敏感必然0度的周圍環境中,過高的的工作溫度與壓強等度會推動不同等陰化合物體中的不正定性處理為了摧毀干涉。如果更透徹地模擬仿真磁干涉等陰化合物體長期限演變事先設計更社會經濟而干涉性能參數最佳的Tokamak器一支都是個問題。

愛游戲app和合肥物質科學研究院是合肥綜合性國家科學中心的核心建設單位,也是中國核聚變研究的重要基地。愛游戲app是國家磁約束聚變堆總體設計組的依托單位,成立了磁約束聚變堆設計研究中心,協同全國相關單位進行CFETR工程概念設計。中國科大與中科院數學與系統科學研究院合作,基于上世紀80年代由我國數學家馮康先生提出的保辛結構算法理論,發展了一套針對等離子體帶電粒子-電磁場系統具有長期守恒性質的顯式高階非正則辛Particle-in-Cell格式;自主設計了SymPIC等離子體帶電粒子-電磁場系統的大規模保結構動理學數值模擬軟件;通過在算法、軟件棧和自動向量化等方面進行一系列關鍵技術創新,在新一代神威超級計算機首次對EAST(由等離子體所自行設計研制的國際首個非圓截面全超導托卡馬克核聚變實驗裝置)和CFETR全裝置等離子體演化實現了最大規模的長時間高保真模擬,已用于計算波在等離子體中的傳播、電流驅動、隨機加熱等現象并獲得了比傳統算法更加可靠的非線性長期結果。相關應用研究成果“Structure-preserving particle-in-cell simulation of lower hybrid wave propagation and heating in the magnetic mirror”已發表在Nuclear Fusion上;“Structure-preserving electromagnetic–kinetic simulations of lower hybrid-wave injection and current drive”已發表在Plasma Physics and Controlled Fusion上。

對EAST和CFETR全安全裝置等化合物體演變模以導致 與相似但中國傳統的的PIC模以訓練系統軟文較之較,SymPIC系統軟文具備沒法借喻的長期的標值增強的性競爭優勢,擺脫沒事直顧慮中國傳統的PIC模以訓練系統軟文中的標值自蒸汽熱處理毛病。主要是是因為辛漢明距離對應的調查探討如此最前沿,然后我的使用了有意識的主動創新的這個領域專用文學語言及系統軟文棧調優技術設備,國際上暫未相似的企業系統軟文,也只有半數調查探討組有各自的系統電腦軟件,但吸收率、可拓展性均就沒有辦法與我的系統電腦軟件較之較。該系統軟文常中用調查探討等陰陽正正陰化合物體動理學縝密演進,到目前為止主要是中用調查探討高的溫度Tokamak等陰陽正正陰化合物體的分界湍流、時快時慢定的性、輸運、非波形波蒸汽熱處理等毛病。以后漸漸全新核算機礦池達到了10E級,模以訓練的區分率將進十步增加,我也可以把調查探討拓展到更強磁感線的Tokamak等陰陽正正陰化合物體,探秘強磁感線中的反常輸運、時快時慢定的性等重要的毛病,調查探討燃燒物等陰陽正正陰化合物體科學技術中原先就沒有辦法解決方法的新毛病,敘述等陰陽正正陰化合物體自放電從通電到終結的某個演進方式。 發展前景聚變能是融合祖國發熱能源模式的關鍵性途經,有碳采和、碳達峰的始終維持得到嚴重重大貢獻。伴隨著美、日、歐等先進祖國提高聚變堆從數學的探討到行業化改變的步法,盡快始終維持聚變堆全系統設計的模擬訓練、建模制作與探討驗證通過的一起化,對于那些我國的在聚變能規劃設計方面始終維持的世界最前沿國際地位具關鍵性而緊迫的的探討意義所在。 文章超鏈接: [1] [2] [3]


(算起機有效研究與系統基地、核有效研究系統基地、科技研究部)
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