近日，原子能院核物理研究所強流粒子束與激光研究室聯(lián)合北京大學和北京師范大學，在激光驅動的磁化“開爾文-亥姆霍茲”不穩(wěn)定性（KHI）研究中取得重要進展。研究成果《外加磁場對多模擾動下激光驅動開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性的影響》在國際知名學術期刊《等離子體物理》（Physics of Plasmas）發(fā)表，為激光驅動磁化“開爾文-亥姆霍茲”不穩(wěn)定性實驗提供理論指導，在可控核聚變前沿研究方面進行了積極探索。原子能院核物理研究所孫偉博士為文章第一作者，該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略優(yōu)先研究計劃以及中國科學院重點項目的支持。

“開爾文-亥姆霍茲”不穩(wěn)定性（KHI），是指在有剪切速度的連續(xù)流體內部，或有速度差的兩個不同流體的界面之間發(fā)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象。其作為流體和等離子體中的基本物理過程，廣泛存在于卷狀云等自然現(xiàn)象、太陽日珥和地磁層等空間物理現(xiàn)象以及慣性約束聚變等工程領域中。盡管目前已開展了不少與KHI相關的實驗和數(shù)值研究，但由于磁化KHI以及其他宏觀流體不穩(wěn)定性之間的復雜耦合作用，會造成不同燃料層之間發(fā)生物質混合和能量耗散，成為現(xiàn)階段慣性約束聚變點火失敗的關鍵因素。因此針對磁化KHI的起源和發(fā)展的研究將有助于制定抑制措施，以遏制不穩(wěn)定性的增長，從而提高慣性約束聚變點火成功概率。

近年來，隨著強激光以及診斷技術的不斷發(fā)展，其逐漸成為開展磁化KHI研究的重要手段。激光驅動的磁化KHI研究在慣性約束聚變、空間物理和天體物理等領域具有重要意義。研究團隊提出了一種通過激光驅動等離子體產生KHI的實驗方案，通過輻射磁流體力學程序對激光驅動的調制靶產生的KHI進行了二維數(shù)值模擬，充分研究了外加磁場對多模擾動KHI渦旋演化的影響。

數(shù)值模擬表明，水平流向外加磁場可抑制單模KHI渦旋發(fā)展和多模KHI渦旋的并合過程，外加磁場對多模擾動KHI的演化具有更加強烈的制穩(wěn)效果，在25納秒內KHI的平均增長率降低了20%。研究結果可為在強磁環(huán)境下利用強激光裝置開展KHI實驗提供理論指導，對慣性約束聚變前沿研究具有重要意義。