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。此外，它还会产生大量杂质粒子污染聚变堆芯部，阻碍长时间稳定的运行。
解决这个问题需要将ELM带来的热负荷降低至少20倍，这对国际热核聚变实验堆ITER提出了巨大的挑战。因此，科学家们一直致力于探索无ELM或小幅度ELM、高约束运行模式及其背后的物理机制。这是一个磁约束聚变领域的前沿科学问题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、自发、高频的ELM，它带来的热负荷通常只有常规大幅度ELMs的一分之一，但它的形成机理和条件至今仍未完全明确。国际上的许多主要托卡马克装置一直难以实现这一状态。在未来聚变堆中，如果能够稳定可靠地获得这种状态，那将是解决瞬态热负荷瓶颈的一个关键突破。
EAST团队通过模拟金属壁、低旋转加热以及电子主导加热等条件，在这些与未来大型设备相似的环境下，发现了获得GrassyELM必要条件，并揭示了其内部动力学机制。此外，他们还发现这种小幅度循环对于排除杂质有着显著优势，使得等离子体可以保持更长时间的稳定状态。这一发现为解决目前存在的问题提供了一条新的途径，也为设计如CFETR这样的1GW级别的大型实验堆奠定了基础。
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