磁开关是重复频率脉冲功率系统可选的工作性能优越的开关器件之一。目前磁开关的仿真模型是基于伏秒积分的宏观特性建立起来的纯电路模型，未考虑磁芯饱和过程中磁芯特性的变化，仿真难以准确预测磁开关负载上的预脉冲，波形的前沿误差也较大。测试获得了快脉冲激励下的铁基纳米晶磁芯磁滞回线和初始磁化曲线，利用磁芯磁滞回线的关键参数，提取了脉冲激励下的磁芯J-A参数，用于定义多物理场中磁开关模型的磁芯特性。针对磁开关脉冲压缩电路，利用多物理场仿真软件COMSOL建立了磁脉冲压缩系统电路与磁开关电磁场的场路耦合仿真模型，计算磁脉冲压缩电路的输出波形，与实验结果对比，预脉冲幅值误差为2%，峰值误差为2%，前沿误差为5%，证明了建立的场路耦合仿真模型的有效性和准确性。

量子色动力学（Quantum Chromodynamics，QCD）在有限温度有限密度平面内具有丰富的相结构，关于相边界曲线、临界终点（Critical Endpoint，CEP）的位置以及各相的热力学性质、状态方程等的研究是目前理论和实验上的重点问题，寻找QCD相变信号，特别是确定CEP的位置，成为了相对论性重离子对撞机当前和未来实验计划的主要目标。本文简要小结在QCD的戴森-施温格方程（Dyson-Schwinger equation，DSE）方法框架下，关于手征对称性恢复相变和退禁闭相变研究的进展和主要结果，着重介绍关于DSE的截断方案的探索和完善、QCD相变的手征磁化率判据和推广的施温格（Schwinger）函数判据、及由之确定的手征和禁闭两种相变的相图。DSE方法预言的手征相变的CEP位置大致位于（T，μ_B）（110，600）MeV，与泛函重整化群等方法预言的结果一致。这些结果对于重离子对撞实验搜寻CEP信号具有指导价值。

针对国内7～8 MA脉冲功率装置驱动条件，通过耦合等效电路模型和McBride等人发展的半解析模型，研究了MagLIF总体能量学过程及中子产额随关键参数的变化规律，获得了中子产额大于10¹⁰的参数设计区间。结果表明：7～8 MA驱动条件、套筒材料、负载高度、燃料半径与密度、预热能量、外加轴向磁场等多因素共同决定了燃料的最终压缩状态；预热能量越大，燃料初始升温以及滞止时刻升温越高，中子产额越高；轴向磁场增加，热传导能量损失减小，但燃料收缩比也会减小，因此存在优化轴向磁场以获得较高中子产额；杂质质量分数超过10%，中子产额开始显著下降。燃料密度0.7 mg/cm³、外加轴向磁场27 T、预热能量200 J、杂质质量分数小于50%的条件下，可以获得3.5×10¹⁰中子产额，从而有望在7～8 MA条件下建立MagLIF关键问题研究平台。

针对地面与飞行器之间通信“黑障”问题，采用垂直极化的太赫兹波实现了地面与飞行器的通信。利用放电装置产生等离子体来模拟飞行器表面的等离子体鞘套，使用全光纤耦合式太赫兹时域光谱仪产生0~1 THz的太赫兹波，从实验的角度研究了垂直极化太赫兹波在不同电子密度的均匀非磁化等离子体中的传输特性。实验结果表明：电子密度越大，垂直极化太赫兹在等离子体中的传播速度越快；随着电子密度的增大，衰减会越小。所进行的研究为实现地面与飞行器之间的通信互联提供了重要的实验参考。

强激光与等离子体之间相互作用，能够产生各种参量不稳定性过程和非线性效应。利用Karpman方法推导出横场包络所满足的非线性控制性方程，在一维情况下，获得孤波解。对孤波解进行分析，发现波包孤子的半宽反比于振幅；分析磁化等离子体中各参量对孤波半宽的影响。结果表明，在右旋圆偏振激光情况下，随着电子数密度的增大，孤波的半宽逐渐减小，而当磁场强度增大时，孤波的半宽逐渐增大；在左旋圆偏振激光情况下，随着电子数密度的增大，孤波的半宽逐渐增大，而当磁场强度增大时，孤波的半宽逐渐减小。

磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型可充分利用现有大型脉冲功率驱动装置，如聚龙一号等。基于磁流体力学方程组和1∶1比例氘氚(DT)混合燃料聚变模型，开发了零维MagLIF数值模拟程序并进行了初步探索研究。计算结果表明初始负载参数(如轴向磁场强度，预加热温度、时刻，负载半径等)与聚变产额之间有着密切的联系，在给定条件下，可依据计算给出的定性关系进行负载优化设计。值得注意的是，根据计算结果，即使在理想条件下，氘氚燃料要实现能量收支平衡，则驱动器的电流必须大于21.2 MA。这意味着聚龙一号装置(10 MA)无法开展集成化的MagLIF实验，进一步的校验计算验证了上述观点，并在此基础上提出铝套筒分解实验的建议和负载设计参数。所取得的计算结果有利于加深对MagLIF套筒压缩阶段物理过程的认知和理解。

基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换，形成极端温度、密度、压力条件，近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线发展现状，简要介绍了我国Z箍缩聚变尤其是7~8 MA脉冲功率装置上的动态黑腔研究进展；分别从辐射与物质相互作用、辐射不透明度、材料动态特性、实验室天体物理等方面，概述了Z箍缩应用于高能量密度物理研究的技术路线和主要成果。希望通过对Z箍缩聚变及高能量密度应用研究的论述和发展趋势分析，推动我国Z箍缩研究领域的进一步发展。