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包健

男,1989年生,副研究员。2011年大连理工大学本科毕业;2016年6月获得北京大学等离子体专业理学博士学位,博士期间获得国家留学基金委资助,于2013.10-2015.9在加州大学欧文分校进行联合博士培养;2016.7-2018.12在加州大学欧文分校从事博士后研究;2018年12月应聘中国科学院物理研究所,任副研究员工作至今。一直从事磁约束等离子体中波和不稳定性的模拟与理论研究,在国际著名等离子体期刊 Nuclear Fusion, Plasma Physics and Controlled Fusion, Physics of Plasmas 等发表三十余篇论文,谷歌学术链接为:https://scholar.google.com/citations?user=sNo6o8wAAAAJ&hl=en

 

研究方向和成果包括:

 

1. 离子回旋波/低杂波与等离子体非线性相互作用过程:为磁约束核聚变领域著名的大规模初始值程序 GTC 开发了射频波模块。在托卡马克环几何位形下,基于第一性原理非线性模拟研究波传播、模式转换、朗道阻尼和参量不稳定性等物理过程,明确了高功率射频波注入时非线性效应对波功率沉积的若干重要影响。

 

2. 等离子体非线性理论:针对频段在离子回旋频率和电子回旋频率之间的射频波,基于回旋动理学电子-全动理学离子电磁物理模型,建立了具备清晰物理图像的参量不稳定性非线性色散关系,明确了电磁效应对常见的离子回旋波准模和离子声波准模参量衰变过程的致稳作用。

 

3. 等离子体非线性粒子模拟算法:提出了能准确计算电子快尺度动力学过程的电磁守恒算法,克服了困扰高温等离子体粒子模拟(particle-in-cell, PIC)近三十年的电磁长波“相消问题”(cancellation problem),适用于跨尺度第一性原理模拟磁约束等离子体演化过程,相关论文(Phys. Plasmas 25, 022515 和 Phys. Plasmas 24, 102516)被 Physics of Plasmas 期刊选为 Editor's pick 以及 Invited paper。

 

4. 快粒子物理:面向中国磁约束核聚变实验,考虑真实托卡马克几何位形的非圆截面特点,开发了求解等离子体不稳定性色散关系的本征值程序 GAM-solver 和布泽坐标系映射程序 Mapping@IOP,均具备中国自主知识产权,被广泛用于分析我国 EAST 和 HL-2A 聚变装置上快粒子激发的阿尔芬本征模物理性质。

 

5. 大规模并行计算:开发了跨分型线、耦合等离子体芯部和边界刮削层的非线性粒子模拟程序 GTC-X,程序具备磁约束等离子体中波和不稳定性的全域模拟能力,已被用于模拟场反位形聚变装置(field-reversed configuration, FRC)中的离子温度梯度模不稳定性及相关湍流输运。