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西南交通大學等離子體物理考研

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西南交通大學物理科學與技術(shù)學院等離子體物理專業(yè)簡介及招生信息

1.   發(fā)展歷程
西南交通大學物理科學與技術(shù)學院等離子體物理專業(yè)依托于聚變科學研究所，致力于磁約束聚變（人造太陽）相關(guān)的物理研究，以期最終解決人類的能源問題。聚變科學研究所成立于2014年9月，目前擁有6名畢業(yè)于知名大學的教師隊伍和14名在讀博士、碩士研究生。研究所擁有600平方米的實驗室，正在與日本國家核融合科學研究所（National Institute Fusion Science, NIFS）合作共建中國第一臺準環(huán)對稱仿星器（Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator, CFQS），此裝置建成后我所將擁有世界上位形最先進的仿星器裝置，這將有利于探索磁約束聚變的先進位形，推進國際磁約束聚變研究的進展。
2.   磁約束聚變等離子體物理簡介
人類的能源需求是制約人類發(fā)展的永恒課題！隨著經(jīng)濟、社會的發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，但現(xiàn)有的能源體系中，主要以傳統(tǒng)的煤、石油、天然氣等是不可再生能源為主。這些能源都對環(huán)境有巨大的污染，并且在未來100-200年內(nèi)將消耗殆盡；水能、風能、太陽能等雖是可再生能源，但它們非常受限于地域和環(huán)境，且發(fā)電量有限；核裂變能也存在著嚴重的環(huán)境污染問題，且其燃料鈾的儲存量也很有限。屆時，人類將依靠什么來維持高速的發(fā)展？通過對各種能源的研究和比較，科學家一致認為核聚變能可能是解決人類未來能源問題的根本出路。
我們知道，當兩個輕核克服庫侖力聚合成一個較重的核，會發(fā)生質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系E = m0c2，這將釋放出巨大的能量，這就是核聚變（nuclearfusion）反應(yīng)，見圖1。研究發(fā)現(xiàn)，單位質(zhì)量的氘核聚變反應(yīng)釋放的能量是單位質(zhì)量的鈾核裂變反應(yīng)釋放能量的4倍，因此聚變能是比裂變能更為巨大的一種核能。太陽及所有恒星釋放的能量都來源于核聚變反應(yīng)。人類在上個世紀50年代就實現(xiàn)了核聚變反應(yīng)——氫彈，但氫彈是不受控的核聚變反應(yīng)，若要把核聚變反應(yīng)釋放的巨大能量利用起來，就必須實現(xiàn)受控核聚變。實現(xiàn)受控聚變的方式主要有引力約束（太陽），慣性約束（激光聚變）和磁約束聚變（magneticconfinementfusion），而在地球上實現(xiàn)受控聚變的方式主要是后兩種。
氘氚聚變反應(yīng)要求粒子達到1億度的高溫，在如此高的溫度下，粒子已經(jīng)被完全電離成等離子體（plasma）狀態(tài)。等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)，在宇宙中99%的可見物質(zhì)都是等離子體，例如常見的火焰、日光燈、閃電以及恒星等。磁約束聚變是利用磁場來約束高溫等離子體，從而實現(xiàn)受控聚變。實現(xiàn)磁約束聚變的裝置主要有托卡馬克（tokamak）和仿星器（stellarator），見圖2。
托卡馬克是利用外加的環(huán)向磁場線圈（二維平面線圈）產(chǎn)生的環(huán)向磁場和環(huán)形等離子體電流產(chǎn)生的極向磁場形成螺旋狀的磁場來約束高溫等離子體，而仿星器中的螺旋狀磁場則完全由外加三維空間結(jié)構(gòu)的磁場線圈產(chǎn)生。因此仿星器的位形遠比托卡馬克復雜，但由于仿星器中沒有等離子體電流，也就不存在由于等離子體電流引起的等離子體大破裂。沒有大破裂，這是仿星器的最大優(yōu)點。等離子體的大破裂是托卡馬克面臨的最嚴重問題，這制約了托卡馬克的發(fā)展。所以，當前國際上主流的磁約束聚變裝置是托卡馬克。
目前，國際上主要的托卡馬克有：JET，JT-60U，DIII-D，AUG，Tore-supra，TEXTOR，TCV，KSTAR，以及由中國、美國、歐盟、日本、韓國、印度和俄羅斯七方共同出資建造的國際熱核聚變實驗堆（ITER，耗資約1000億人民幣，見圖3）等；主要的仿星器有：LHD，W7-X（見圖4），TJ-II，HeliotronJ等。目前在中國有4臺托卡馬克裝置，包括中國科學院等離子體物理研究所的EAST，核工業(yè)西南物理研究院的HL-2A，華中科技大學的J-TEXT，清華大學的SUNIST，還有一臺位于中國科學技術(shù)大學的反場箍縮裝置KTX。在上個世紀70年代，核工業(yè)西南物理研究院曾探索過仿星器裝置，但由于仿星器的復雜性，該裝置沒有取得成功。此后，中國的仿星器研究處于一片空白。仿星器裝置作為一種優(yōu)良的磁約束聚變裝置，跟托卡馬克相比，有許多優(yōu)點。2015年德國W7-X仿星器點火成功，并在隨后的放電中實現(xiàn)了長達30分鐘的高溫等離子體約束，這一成果轟動了世界。由此，仿星器的設(shè)計方案也被公認為是未來核電站聚變反應(yīng)堆的發(fā)展方向之一。

仿星器從發(fā)展到現(xiàn)在，共經(jīng)歷了三代，其中W7-X和LHD屬于第二代，而第三代仿星器，即準環(huán)對稱仿星器，世界上還沒有任何一個國家建造出來。西南交通大學聚變科學研究所與日本國家核融合科學研究所（世界上首屈一指的仿星器研究機構(gòu)）合作共建中國第一臺準環(huán)對稱仿星器CFQS（第三代仿星器）已于2017年7月3日拉開帷幕，建成后中國將擁有世界上位形最先進的仿星器裝置，這將有利于推進國際磁約束聚變研究的進展。
目前，CFQS仿星器已完成物理設(shè)計，CFQS的工程設(shè)計正緊鑼密鼓的開展，預計在2021年實現(xiàn)等離子體放電。
3.   研究方向
依托正在建造的中國第一臺準環(huán)對稱仿星器CFQS，聚變科學研究所開展了聚變等離子體物理理論、聚變科學實驗和聚變工程等研究方向。具體研究內(nèi)容包括三維等離子體物理、等離子體的湍流和輸運、磁流體不穩(wěn)定性、波與等離子體相互作用、等離子體診斷、等離子體與壁材料相互作用以及聚變裝置的設(shè)計和優(yōu)化等。
(1)  聚變等離子體物理理論
該研究方向主要通過理論模擬的方法研究聚變等離子體的行為特性，探索其物理機制，從而進一步指導實驗研究工作。理論模擬研究因其可以不依賴于實際裝置，因此研究的范圍很廣。此外，理論模擬研究還有物理圖像清晰，可視化好等優(yōu)點，但理論模擬研究結(jié)果的正確性需要通過實驗驗證。該研究方向包括三維等離子體物理、等離子體的湍流和輸運、磁流體不穩(wěn)定性、波與等離子體相互作用等具體內(nèi)容。
(2)  聚變等離子體物理實驗
該研究方向通過在裝置上開展實驗研究，利用多種診斷手段獲得等離子體參數(shù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理方法來研究等離子體的基本特征，探索其物理機制。實驗研究依托于實驗裝置和診斷手段，研究范圍局限于裝置，但其研究結(jié)果真實可靠。由于磁約束聚變等離子體物理的復雜性，磁約束聚變研究一般是實驗發(fā)現(xiàn)推動理論模擬的發(fā)展。該研究方向包括三維等離子體物理、等離子體的湍流和輸運、磁流體不穩(wěn)定性、波與等離子體相互作用、等離子體診斷、等離子體與壁材料相互作用等具體內(nèi)容。
(3)  聚變工程
該研究方向從事聚變裝置的物理和工程設(shè)計，并通過多種方法來優(yōu)化裝置的物理和工程設(shè)計，保證裝置物理性能的優(yōu)異性、工程的可執(zhí)行性及裝置的安全性等。該研究方向包括聚變裝置的磁面設(shè)計、磁場線圈設(shè)計、真空室及窗口設(shè)計、裝置支撐設(shè)計等具體內(nèi)容，見圖5。

4.   招生、培養(yǎng)及就業(yè)情況
聚變科學研究所面向全國高等院校招收物理、電氣、電子、材料等相關(guān)理工科專業(yè)的本科畢業(yè)生，歡迎推免或第一志愿報考本專業(yè)。
聚變科學研究所目前擁有2000多萬元的科研經(jīng)費，承擔多項國家自然科學基金項目，參與多項國家重點研發(fā)計劃項目。此外，研究所還正在申請國家自然科學基金重點國際（地區(qū)）合作研究項目和多項國家重點研發(fā)計劃項目。研究所同國內(nèi)外眾多科研院校保持著良好的合作關(guān)系，包括中國科學院等離子體物理研究所、核工業(yè)西南物理研究院、中國科學技術(shù)大學、清華大學、浙江大學、華中科技大學、四川大學、大連理工大學等，以及日本國家核融合科學研究所、德國的Jülich聚變研究所、日本的京都大學和美國的普林斯頓大學等。
研究所科研經(jīng)費充足，學術(shù)氛圍活躍，國際、國內(nèi)學術(shù)交流頻繁，擁有很多與國內(nèi)外知名專家學習和交流的機會，并且有許多與國內(nèi)、國際相關(guān)合作院校聯(lián)合培養(yǎng)的機會。研究所現(xiàn)在正與日本的NIFS合作建設(shè)中國第一臺準環(huán)對稱仿星器，迫切需要大量的多方面人員參與。目前，國家也正在大力發(fā)展磁約束聚變，磁約束聚變作為可能解決人類能源問題的出路，已成為國家26個重點研發(fā)項目之一，因此也需要大量的人員加入磁約束聚變研究的隊伍。歡迎同學們報考等離子體物理專業(yè)，讓我們齊心協(xié)力，建成中國第一臺準環(huán)對稱仿星器，為祖國的聚變事業(yè)及人類的聚變事業(yè)奉獻我們的聰明才智！
聚變科學研究所擁有良好的學術(shù)氛圍、豐富的師資和嚴謹?shù)慕逃w系，報考我所的研究生經(jīng)過碩士和博士階段的學習，定能成長為一名合格的磁約束聚變研究人員。

5.   招生名額與考試科目

專業(yè)代碼及研究方向	招生人數(shù)	考試科目
070204等離子體物理 01. 聚變等離子體物理理論 02. 聚變等離子體物理實驗 03. 聚變工程	6	①101思想政治理論 ②201英語一 ③高等數(shù)學 ④普通物理學

6. 研究生學費、獎學金、基金情況簡介

1. 學業(yè)獎學金：每年評一次，覆蓋率85%，其中一等獎?wù)?5%(免交學費)，二等獎?wù)?0%(免60%學費)，三等獎?wù)?nbsp;40% (免30%學費)。(學費:每年0.8萬元)

2. 國家研究生助學金： 每人18000元(3年總計)，覆蓋率100%

3. 國家獎學金： 2萬元(每年 4-5 人)

4. 研究生實驗實踐創(chuàng)新基金：5000元-8000元(每年 3-5 人)

5. 專項獎學金： 竢實揚華獎學金、唐立新獎學金等

6. 其他獎助學金：研究所還為每個研究生提供額外的獎勵，參加科研項目的同學還將獲得項目津貼。另外，研究生還可以申請大學物理助教 (800元/月)，專業(yè)課助教 (350元/月)

7. 聯(lián)系方式
關(guān)于聚變科學研究所的更多情況請關(guān)注西南交通大學網(wǎng)站（http://www.swjtu.edu.cn/）、校研究生網(wǎng)站（http://gs.swjtu.edu.cn/）、物理科學與技術(shù)學院網(wǎng)站（http://phys.swjtu.edu.cn/index.html）以及國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)站。招生咨詢或聚變等離子體物理專業(yè)咨詢，請聯(lián)系聚變科學研究所的黃老師（電話：028-87601328，郵箱: jiehuang@swjtu.edu.cn）。

等離子體物理考研院校

基本信息

專業(yè)名稱：等離子體物理專業(yè)代碼：070204 門類/類別：理學學科/類別：物理學

專業(yè)點分布

中國工程物理研究院中國原子能科學研究院中國科學院大學河北大學大連海事大學復旦大學東華大學蘇州大學南京理工大學浙江大學中國科學技術(shù)大學武漢科技大學中南民族大學廣西大學電子科技大學西北師范大學

專業(yè)院校排名

0702 物理學

本一級學科中，全國具有“博士授權(quán)”的高校共 64 所，本次參評56 所;部分具有“碩士授權(quán)”的高校也參加了評估;參評高校共計 127 所(注:評估結(jié)果相同的高校排序不分先后，按學校代碼排列)

序號	學校代碼	學校名稱	評選結(jié)果
1	10001	北京大學	A+
2	10358	中國科學技術(shù)大學	A+
3	10003	清華大學	A
4	10246	復旦大學	A
5	10248	上海交通大學	A
6	10284	南京大學	A
7	10055	南開大學	A-
8	10183	吉林大學	A-
9	10335	浙江大學	A-
10	10486	武漢大學	A-
11	10487	華中科技大學	A-
12	10558	中山大學	A-
13	10027	北京師范大學	B+
14	10108	山西大學	B+
15	10200	東北師范大學	B+
16	10213	哈爾濱工業(yè)大學	B+
17	10247	同濟大學	B+
18	10269	華東師范大學	B+
19	10384	廈門大學	B+
20	10422	山東大學	B+
21	10511	華中師范大學	B+
22	10574	華南師范大學	B+
23	10698	西安交通大學	B+
24	10730	蘭州大學	B+
25	90002	國防科技大學	B+
26	10002	中國人民大學	B
27	10141	大連理工大學	B
28	10280	上海大學	B
29	10285	蘇州大學	B
30	10476	河南師范大學	B
31	10532	湖南大學	B
32	10533	中南大學	B
33	10542	湖南師范大學	B
34	10610	四川大學	B
35	10611	重慶大學	B
36	10697	西北大學	B
37	10699	西北工業(yè)大學	B
38	10718	陜西師范大學	B
39	10005	北京工業(yè)大學	B-
40	10008	北京科技大學	B-
41	10094	河北師范大學	B-
42	10126	內(nèi)蒙古大學	B-
43	10145	東北大學	B-
44	10186	長春理工大學	B-
45	10319	南京師范大學	B-
46	10394	福建師范大學	B-
47	10445	山東師范大學	B-
48	10459	鄭州大學	B-
49	10530	湘潭大學	B-
50	10736	西北師范大學	B-
51	10004	北京交通大學	C+
52	10165	遼寧師范大學	C+
53	10270	上海師范大學	C+
54	10287	南京航空航天大學	C+
55	10337	浙江工業(yè)大學	C+
56	10345	浙江師范大學	C+
57	10403	南昌大學	C+
58	10446	曲阜師范大學	C+
59	10475	河南大學	C+
60	10561	華南理工大學	C+
61	10613	西南交通大學	C+
62	10673	云南大學	C+
63	11065	青島大學	C+
64	10010	北京化工大學	C
65	10065	天津師范大學	C
66	10140	遼寧大學	C
67	10203	吉林師范大學	C
68	10251	華東理工大學	C
69	10346	杭州師范大學	C
70	10370	安徽師范大學	C
71	10414	江西師范大學	C
72	10593	廣西大學	C
73	10602	廣西師范大學	C
74	10635	西南大學	C
75	10636	四川師范大學	C
76	11646	寧波大學	C
77	10079	華北電力大學	C-
78	10231	哈爾濱師范大學	C-
79	10252	上海理工大學	C-
80	10255	東華大學	C-
81	10288	南京理工大學	C-
82	10290	中國礦業(yè)大學	C-
83	10357	安徽大學	C-
84	10423	中國海洋大學	C-
85	10427	濟南大學	C-
86	10491	中國地質(zhì)大學	C-
87	10512	湖北大學	C-
88	10657	貴州大學	C-
89	11414	中國石油大學	C-

等離子體物理考研考什么

等離子體物理研究生考試科目：

考試科目為：

(101)思想政治理論；

(201)英語一；

(601)理學數(shù)學/(625)普通物理；

(836)量子力學/(837)電動力學。

等離子體物理考研參考書：

院系所代	學院	專業(yè)代碼及名稱	類別	科目代碼	考試科目	參考書（書目名稱、出版社、作者）
014	物理科學與技術(shù)學院	070204等離子體物理	初試	601或701	理學數(shù)學或電磁學（理學）	《高等數(shù)學》(第四版)（上、下）、高等教育出版社、同濟大學數(shù)學教研室
014	物理科學與技術(shù)學院			601或701	理學數(shù)學或電磁學（理學）	《電磁學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華、陳熙謀
014	物理科學與技術(shù)學院			836或837或840	量子力學或電動力學或光學	《量子力學教程》、高等教育出版社、周世勛
014	物理科學與技術(shù)學院					《電動力學》、高等教育出版社、郭碩鴻
014	物理科學與技術(shù)學院					《光學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華
014	物理科學與技術(shù)學院		復試		電動力學或光學或電磁學	《電動力學》、高等教育出版社、郭碩鴻
014	物理科學與技術(shù)學院					《光學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華
014	物理科學與技術(shù)學院					《電磁學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華、陳熙謀
014	物理科學與技術(shù)學院		同等學力加試		電動力學或量子力學	《電動力學》、高等教育出版社、郭碩鴻
014	物理科學與技術(shù)學院		同等學力加試		電動力學或量子力學	《量子力學教程》、高等教育出版社、周世勛
014	物理科學與技術(shù)學院				電磁學或光學（與復試科目不同）	《電磁學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華、陳熙謀
014	物理科學與技術(shù)學院				電磁學或光學（與復試科目不同）	《光學》（新概念物理教程）、高等教育出版社、趙凱華

等離子體物理專業(yè)研究生就業(yè)：

等離子體物理就業(yè)前景

等離子體物理不僅是物理學中一個重要的分支，同時它又與材料學、化學等學科相互交叉，還是一些現(xiàn)代科學技術(shù)(如微納制造及加工、新材料的合成等)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。等離子體技術(shù)在微電子、新材料、環(huán)境、能源、空間等高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如利用等離子體技術(shù)可以進行芯片加工及制備先進的功能材料。

等離子體物理學的研究開辟了高技術(shù)的新領(lǐng)域，如相干輻射源的研制和粒子加速器新概念的提出。這些將有可能在能源、國防、通訊、材料科學和生物醫(yī)學中發(fā)揮重要作用。等離子體處理加工技術(shù)已成為一些重要企業(yè)(如微電子、半導體、材料、航天、冶金等)的關(guān)鍵技術(shù)，并已經(jīng)創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟效益。

物理學專業(yè)作為自然科學和現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)學科，其優(yōu)秀畢業(yè)生具有基礎(chǔ)好、肯鉆研、訓練扎實、可塑性強、視野寬廣以及較具有創(chuàng)新潛力等方面的素質(zhì)，不僅容易獲得進一步深造學習和出國留學機會，而且也較適應(yīng)于轉(zhuǎn)到其它領(lǐng)域從事新的工作。具有物理背景的優(yōu)秀畢業(yè)生，常受到用人單位的青睞。而隨著等離子體物理應(yīng)用越來越廣泛，該專業(yè)的人才需求也將增加，就業(yè)情景良好。

2022等離子體物理專業(yè)考研群

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