低碳火焰我发现的高效人造太阳运行秘诀

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,并且经过系统测试,证明这种模式与未来的大型聚变堆兼容。研究成果已在国际知名学术期刊《物理评论快报》上发表。

在进行核聚变实验时,高约束等离子体边界区域会出现周期性的不稳定性,即所谓的边界局域模(ELM)。这类似于太阳耀斑爆发,将大量能量和粒子释放出去,对设备造成严重损害,甚至导致材料熔化并产生杂质污染。因此,在未来聚变堆中,要降低ELM带来的热负荷至少20倍,这对ITER项目提出了巨大的挑战。

GrassyELM是一种特殊的小幅度ELM,它带来的热负荷通常远低于普通大幅度ELM,但其形成机制和条件一直未明。这是一个国际科学界迫切需要解决的问题。在金属壁、低旋转和电子主导加热这些条件下,EAST团队找到了获得GrassyELM的关键条件,并揭示了其内部动力学机制。此外,他们发现GrassyELM具有很强排除杂质能力,使得它非常适合实现长时间、高性能等离子的稳定运行。这一新发现为解决瞬态热负荷问题,为实现聚变堆的长期稳定运行提供了一条新的途径。

值得一提的是,我国正在积极推进1GW级别的CFETR聚变工程实验堆设计工作,该装置部分参数与EAST团队研究的一致,为将来应用于ITER和CFETR上的高性能稳态运行奠定了基础。

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