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就像太阳上的耀斑，它释放大量能量和粒子，导致设备内壁损伤甚至熔化，同时产生大量杂质污染等离子体，这限制了长时间稳定运行。
为了解决这个问题，国际上提出了一个挑战，即将ELM带来的热负荷降低至少20倍。这是一个ITER项目必须面对的一个严峻课题，而探索无ELM或具有小幅度ELM的高约束运行模式及其物理机制，是磁约束聚变领域的一个前沿科学问题。GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频自发型EDL，它通常只带来常规大幅度EDL的一分之一热负荷，但其形成原因和条件不明确，因此在主流托卡马克装置中难以实现稳定的获得。
EAST团队在金属壁、低旋转加热电子主导等类似于未来聚变堆的条件下，不仅确认了获得GrassyELM所需的物理条件，而且首次揭示了其形成过程中的内部动力学机制。此外，他们还发现这种EDL有很强排除杂质能力，对于实现长时间高性能等离子体稳态运行为提供了一种潜在方案。值得一提的是，我国正在筹备建设1GW级别聚变功率CFETR实验堆，该研究成果为未来的ITER和CFETR应用奠定了坚实基础。
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