中科院合肥研究院等离子体所EAST团队又有新突破 发展出一种高性能稳态等离子体运行模式

本报讯（记者 汪永安）7月1日，中科院合肥研究院等离子体所EAST超导托卡马克团队传出好消息：该团队在前期成功探索、实现了杂草型小幅度边界局域模运行的基础上，揭示了其产生的物理机制，进而利用这种自发的高频杂草型小幅度边界局域模，发展出了一种高性能稳态等离子体运行模式，并系统验证了其与未来聚变堆若干运行条件的兼容性。相关研究成果于6月26日在线发表在国际权威物理期刊《物理评论快报》上。

在托卡马克核聚变实验装置中，高约束等离子体的边界区域会周期性地爆发出一种称为边界局域模的不稳定性。大幅度边界局域模类似太阳耀斑爆发，造成等离子体能量和粒子的瞬间释放，喷射出强大的热脉冲，侵蚀装置的内壁，甚至导致材料的熔化，并产生大量杂质粒子污染聚变堆芯部等离子体，使得聚变堆难以长时间稳态运行。在未来聚变堆上，需要将边界局域模带来的瞬态热负荷降低至少20倍，这是国际磁约束聚变界，特别是国际热核聚变实验堆ITER面临的一个严峻挑战，探索无边界局域模或具有小幅度边界局域模的高约束运行模式及其物理机制是磁约束聚变研究的一个重大科学前沿问题。

EAST团队负责人万宝年研究员、课题组长徐国盛研究员带领科研人员针对杂草型小幅度边界局域模运行模式这一前沿课题组织了攻关，在与未来聚变堆类似的金属壁、低旋转、电子主导加热等物理条件下，稳定重复地实现了杂草型小幅度边界局域模高性能稳态运行，确认了获得这一模式的物理条件，并将这一模式的部分归一化参数扩展到了未来聚变堆的区间。此外，实验发现杂草型小幅度边界局域模对杂质具有很强的排出能力，特别适合实现高性能等离子体的长时间稳态运行。这一运行模式为解决聚变堆瞬态热负荷瓶颈问题，实现聚变堆的稳态运行提供了一种潜在的新方案。中国正在开展1GW聚变功率的中国聚变工程实验堆（简称CFETR）的集成工程设计，这种运行模式的等离子体部分归一化参数与CFETR的设计参数接近，可以应用于未来CFETR的稳态运行。

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