等离子体破裂在目前托卡马克的运行实验中几乎不可避免。通常，托卡马克等离子体破裂有两个阶段：第一个阶段被称为热猝灭，包括快速（几毫秒）且几乎完全的等离子体热能损失。第二个阶段被称为电流淬灭，等离子体电流减小，放电终止。破裂是剧烈的MHD活动，此时，磁场拓扑发生剧烈变化，出现随机场区域，导致逃逸电子快速的径向输运。所以最终逃逸电子束大小由逃逸电子产生和损失决定，如果输运损失超过此时的雪崩产生的粒子，那么逃逸电子被抑制。所以，对于破裂阶段逃逸电子的输运计算是非常有必要的。

ITER破裂模拟热猝灭开始阶段的庞加莱图ϕ=0。红线10MeV粒子轨道跟踪模拟结果，可以看到一个回弹周期粒子有明显的径向输运

近年来，在王正汹教授的带领下，团队自主研发的大型粒子轨道追踪耦合蒙特卡洛模拟程序PTC（Particle Tracer Code）已逐渐成熟。PTC的粒子推动部分采用导心轨道与全轨道方程，通过相空间坐标的相互转化，实现两种轨道的混合计算，并且程序包含了芯部主等离子体区与边界等离子体区，可以载入实验和解析模拟得到的多种扰动电磁场，从而实现多场耦合。PTC可以结合实际实验装置，快速、准确、完整地描述高能量粒子的输运与损失，计算效率高，数值稳定性强。

PTC程序逃逸电子模块已经实现了高阶导心轨道模型的开发，能够准确模拟逃逸电子无碰撞散射的过程。在逃逸电子能量极高的情况下，由于无碰撞散射现象，一阶导心模型不再适用，如图2所示。但高阶导心模型对其进行了修正。在耦合同步辐射项后，可以准确地描述逃逸电子持续加速，直到电场加速与辐射耗散平衡，最终电子能量饱和的过程。相关研究成果已经被JPP收录。

高阶导心测试结果。(a) 粒子轨迹对比，(b) 粒子相空间演化对比

历经团队多名成员王丰、刘仕洁、于召客等接近3年的紧张开发，逃逸电子模块实现了高阶导心轨道模型的应用，耦合了库仑碰撞、同步辐射等，可以准确模拟逃逸电子整个生命周期，在载入破裂扰动电磁场后，可以对逃逸电子破裂期间的输运进行计算。这意味着我们自主开发的PTC程序在分析和研究我国未来聚变堆的逃逸电子等方面，走在国内前列。在对逃逸电子雪崩的开发成熟后，可以准确模拟破裂期间逃逸电子的产生、输运、热沉积等物理过程。

下图为PTC计算破裂热猝灭开始期间逃逸电子径向输运的结果。通过对破裂三个典型时刻的瞬时输运系数的计算，以及提高粒子能量与光速无质量粒子输运结果进行对比，得到了一些破裂期间逃逸电子输运的空间与能量依赖的结果：磁岛可以视为输运壁垒；热猝灭期间输运最强；逃逸电子能量升高，有限轨道宽度显著，对输运有显著影响。

追踪磁力线（无质量光速粒子）输运系数剖面，分别为扩散系数、磁场扰动长度、对流系数	追踪高能粒子输运系数剖面与追踪光速无质量粒子结果对比。表明粒子能量升高，有限轨道宽度效应显著，影响粒子输运