中国的绿色城市璀璨亮点我发现人造太阳高效稳定运行秘籍

科研动态：中科院离子体物理所研发新技术，开辟高效稳定等离子体运行模式路线

记者从中科院离子体物理研究所获悉，该所EAST超导托卡马克团队在前期研究的基础上，不断探索并发展出了一种高性能稳定的等离子体运行模式，并进行了系统性的验证工作，确保其与未来聚变堆的多种运行条件兼容。这些成果近日已被国际物理学领域的权威期刊《物理评论快报》接受发表。

在进行核聚变实验时，托卡马克装置中的高约束等离子体边界区域会出现周期性爆发，这种现象称为边界局域模（ELM）。大型ELM就像太阳耀斑一样强烈，它导致了能量和粒子的迅速释放，产生强烈热脉冲，从而对实验设备造成严重损害甚至熔化材料，并且散发出大量杂质污染着聚变堆芯部内的等离子体，使得长时间稳定运行成为难题。在未来的国际热核聚变实验堆ITER面前，这是一个需要降低20倍以上瞬态热负荷的问题，而探索无ELM或小幅度ELM、高约束运行模式及其背后的科学原理，是磁约束聚变研究领域的一个重大挑战.

GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频率自发不稳定性，其带来的瞬态热负荷通常远低于普通大型ELM，但其形成原因和条件仍然不够清晰。这使得世界各地主流托卡马克装置难以实现这一类型的稳定操作。在未来的大规模聚变堆设计上，如果能成功实现这种状态，将是解决这一问题的一大突破。

EAST超导托卡马克团队通过在类似金属壁、旋转速度较低以及电子加热为主导的情况下，对获得GrassyELM提供了一系列关键条件。此外，他们首次揭示了该类型不稳定性的内部动力学机制，并发现它具有极强排除杂质能力，为维持长时间、高性能等离子体稳态运作提供了新的可能。这种创新方法对于解决当前存在于所有诸如ITER及CFETR这样的巨型项目上的瞬间热负荷瓶颈至关重要，也为将来更大的CFETR计划奠定了理论基础，因为该计划旨在达到1GW级别的功率输出。