在聚变反应的研究中，模拟α粒子的慢化过程是一项关键的工作。为了更好地理解这一过程

在聚变反应的研究中，模拟α粒子的慢化过程是一项关键的工作。为了更好地理解这一过程，研究人员基于中国聚变工程试验堆（CFETR）的稳态运行模式和混杂运行模式（v201903）的参数，利用PTC（Particle Tracking Code）程序进行了模拟。 CFETR的稳态运行模式和混杂运行模式是两种不同但相互关联的运行方式。稳态运行模式强调等离子体的稳定性和安全性，采用非感应电流驱动；而混杂运行模式则结合了感应和非感应电流，以脉冲式的方式运行。这两种模式可以相互转换和组合，以实现更优秀的聚变反应效果和能量输出。 在模拟过程中，研究人员发现，稳态运行参数下，芯部区域和边界区域的等离子体参数相对比较均匀；而在混杂运行模式下，温度略高于稳态模式，但密度量级与稳态参数一致。这些参数为模拟α粒子的慢化过程提供了重要的基础数据。 PTC程序是一个拥有自主知识产权的粒子追踪程序，可以利用全轨道模型和漂移轨道模型来模拟α粒子在等离子体中的运动轨迹。考虑到全轨道计算较为耗时，且α粒子的回旋半径对慢化过程的影响可以忽略不计，研究人员选择采用漂移轨道的导心运动方程来追踪α粒子。 在模拟中，α粒子源由单位体积的聚变速率来定义，粒子运动方程采用经典的四阶龙格库塔方法求解，粒子与背景等离子的碰撞则通过蒙特卡洛方法求解。PTC程序将慢化过程看作一系列弹性散射的过程，在每个散射中，程序先根据α粒子的初始速度和位置，利用含时演化的轨道方程计算α粒子的运动轨迹和空间位置，然后根据该位置区域内背景电子和离子的密度、温度，计算出散射截面。 通过这种方式，研究人员可以详细地模拟α粒子在等离子体中的慢化过程，揭示其运动轨迹和能量损失的规律。这项研究对于深入理解聚变反应中α粒子的行为，优化聚变堆的设计和运行参数，具有重要的意义。它为我国在聚变能研究领域的进一步发展提供了宝贵的理论和技术支持。