在未来的聚变反应堆中，一群特殊的＂舞者＂正翩翩起舞，它们就是α粒子。这些由氘氚聚变产生的高能量粒子，犹如一团团炽热的火焰，在托卡马克反应堆的等离子体中舞动。它们的舞姿，决定了聚变反应能否持续稳定地进行。 α粒子初始能量高达3.5MeV，但要让它们与背景等离子体＂共舞＂，需要经过一个漫长的＂慢化＂过程。理论计算表明，这个过程需要约1秒的时间，期间α粒子会因各种因素而逐渐＂失去舞伴＂。如何让α粒子在这个过程中尽可能多地将能量传递给燃料离子，维持聚变反应的＂舞步＂，是一个关键的研究课题。 传统的研究方法假设α粒子的运动受局域库仑碰撞主导，得出了一个＂经典慢化分布＂。但实际上，α粒子的＂舞步＂远比我们想象的复杂。它们漂移的轨道宽度较大，在空间中的＂舞姿＂不容忽视。为了更准确地描述α粒子的＂舞蹈＂，我们需要借助数值模拟的力量。 在中国聚变工程试验堆（CFETR）的设计中，研究人员使用PTC（Particle Tracer Code）模拟程序，采用粒子轨道跟踪和蒙特卡罗碰撞方法，对α粒子的慢化过程进行了数值模拟。通过这种方式，他们获得了更为真实的α粒子＂舞姿＂，发现它与经典慢化分布在中等能量附近存在较大差异。进一步的分析表明，这是由于中等能量下α粒子在径向上的＂舞步＂更为频繁，导致了更强的径向输运。 α粒子之舞，虽然看不见摸不着，但却是聚变之路上的关键一步。只有深入理解它们的＂舞姿＂，才能更好地利用它们的能量，推动聚变能源的商业化进程。中国聚变工程试验堆（CFETR）作为连接ITER和聚变电站商用示范堆（DEMO）的桥梁，肩负着探索α粒子之舞奥秘的重任。 随着国际热核聚变实验堆（ITER）计划的推进，人类离商业化聚变能源的梦想越来越近。但要真正实现这个梦想，还需要解决许多关键的物理和工程问题。而α粒子之舞，正是其中不可或缺的一环。只有让这支＂舞蹈＂越跳越欢快，我们才能在聚变能源的道路上越走越远，为人类开启一个清洁、可持续的能源新时代。
