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性能稳态等离子体运行模式的道路上取得了新的进展。通过系统验证，该团队发现了一种能够与未来聚变堆多种运行条件兼容的新型稳态等离子体运行模式。这项研究成果已经在国际物理期刊《物理评论快报》上发表，为磁约束聚变领域提供了新的科学洞见。
在托卡马克核聚变实验装置中，高约束等离子体边界区域会周期性地出现一种不稳定现象，即边界局域模（ELM）。大幅度ELM类似太阳耀斑爆发，它导致等离子体能量和粒子的瞬间释放，并产生强大的热脉冲，这些热脉冲可以侵蚀装置内壁，甚至导致材料熔化，并带来大量杂质粒子污染聚变堆芯部，从而制约长时间稳态运行。
未来聚变堆需要将这种ELM带来的瞬时热负荷降低至少20倍，这是一个国际社区面临的一个重大挑战。因此，探索无ELM或小幅度ELM的高约束运行模式及其物理机制，是磁约束聚变研究中的一个重要科学前沿问题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、自发、高频的ELM，它带来的瞬时热负荷通常低于常规大幅度ELM的一半。但是，其形成机理和获得条件一直以来都是国际社区难以解决的问题。在未来聚變堆上，是否能够稳定可靠地获得这样的运行模式，是一个亟待解答的问题。
EAST团队成功确认了在金属壁、低旋转速度、电子主导加热这些类似于未來ITER设计参数的情况下，可以实现GrassyELM。此外，他们还揭示了Grassy ELMyang形成内在动力学机制，以及它对杂质排除能力强，对实现长时间、高性能等離子的稳態運行具有潜力。这一发现为解决ITER和CFETR（中国1GW级别实验设备）上的瞬时热负荷瓶颈问题提供了一条可能途径，使得这两台设备更有可能实现长期、高效率的运作。
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