低碳绿色新纪元我揭秘人造太阳高效稳定运行模式

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效稳定等离子体运行模式的道路上取得了新进展。他们成功地开发了一种高性能稳态等离子体运行模式，并且通过系统验证，证明这种模式与未来聚变堆可能面临的多种运行条件兼容。在进行这些研究时，科学家们意识到在托卡马克核聚变实验装置中，边界区域会出现周期性爆发，这些爆发被称为边界局域模（ELM）。大幅度ELM类似太阳耀斑，它导致能量和粒子的瞬间释放，从而产生强大的热脉冲，对设备造成损害，并污染聚变堆芯部。

为了解决这一问题，国际社会需要将大幅度ELM带来的热负荷降低至少20倍。这是一个ITER面临的巨大挑战，同时也是磁约束聚变研究领域的一个重要前沿问题。GrassyELM是一种特殊的小幅度ELM，它带来的热负荷通常比常规的大幅度ELM低，但其形成机理和条件一直未明确。因此，在国际上寻找一种能够稳定获得GrassyELMs的方法成为了一个迫切的问题。

EAST团队利用金属壁、低旋转加热等条件来模拟未来聚变堆的情况，他们成功地揭示了GrassyELMs形成动力学机制，并发现它具有很强排出杂质能力，因此非常适合实现长时间、高性能等离子体稳态运行。这一发现为解决瞬态热负荷问题提供了新的可能性，为实现聚变堆长期稳定运行奠定了基础。此外，我国正在进行1GW级别的CFETR项目，其设计参数与此次研究接近，为将这项技术应用于ITER和CFETR提供了坚实基础。