科研动态：中科院离子体物理研究所的EAST超导托卡马克团队在不断探索高性能稳态等离子体运行模式的道路上取得了新进展。他们成功地发展出一种高效稳定的运行模式，并且进行了系统性的验证，确保其与未来聚变堆的多种运行条件兼容。这一研究成果已经发表在国际知名期刊《物理评论快报》上，为磁约束聚变领域带来了新的希望。
在托卡马克核聚变实验装置中，边界区域会经历周期性的不稳定性爆发，这种现象被称为边界局域模（ELM）。大幅度ELM就像太阳耀斑一样强烈，它导致能量和粒子的突然释放，同时产生强大的热脉冲，对实验装置造成严重损害，甚至可能导致材料熔化并污染等离子体，从而限制了长时间稳态运行的可能性。
未来聚变堆需要将这些瞬时热负荷减少至少20倍，这对于国际热核聚变实验堆ITER来说是一个巨大的挑战。因此，探索无ELM或小幅度ELM、高约束运行模式及其背后的科学原理，是当前磁约束聚变研究的一个前沿问题之一。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频率的自发ELM，它带来的瞬时热负荷通常远低于常规大幅度ELMs，但它的形成机制和条件至今仍然不明朗。在国际上的主要托卡马克设备一直难以实现这种稳定的高效运行状态，因此这是一个待解答的问题。
EAST团队通过模仿未来聚合堆类似的金属壁、低旋转加热电子主导等物理条件，最终揭示出了GrassyELM形成内部动力学机制，并发现它对杂质排除能力非常强，这使得它特别适合实现长时间高性能等离子体的稳定运作。这一新发现为解决瞬时热负荷瓶颈问题，为实现更好的聚变堆稳定操作提供了一条潜在路径。
值得注意的是，我国正在积极推进1GW级别电网连接型超级计算机CFETR项目，该项目将进一步应用这一高性能稳态等离子体运行模式，为未来的ITER和CFETR项目奠定坚实基础。
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