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运行模式的道路上取得了新的进展。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，确保了其与未来聚变堆的兼容性。这一研究成果已在国际物理期刊《物理评论快报》上发表。
在托卡马克核聚变实验装置中，边界区域会周期性爆发出名为边界局域模（ELM）的不稳定性。这种大幅度ELM类似于太阳耀斑，它导致等离子体能量和粒子的突然释放，并产生强大的热脉冲，这些热脉冲会侵蚀装置内壁，甚至导致材料熔化，并产生大量杂质粒子污染聚变堆芯部，这严重限制了长时间稳态运行的可能性。在未来的聚变堆中，要降低ELM带来的瞬时热负荷至少20倍，这是ITER面临的一个巨大挑战。因此，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，是磁约束聚变研究中的一个前沿问题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度自发型ELM，其带来的瞬时热负荷通常低于常规大幅度ELMs的一分之一，但它的形成机理和条件仍然不清楚。此外，在一些主流托卡马克设备上难以实现这一运行模式，因此是否能够在未来聚变堆上实现这一点，是国际科学界迫切需要解决的问题。
EAST团队在金属壁、低旋转、电子主导加热等条件下，确认了获得GrassyELM所需的物理条件，并首次揭示了其形成内在动力学机制。此外，他们还发现GrassyELMs对杂质具有很强排出能力，因此特别适合实现高性能等离子的长时间稳态运行。这一新发现为解决聚变堆瞬时热负荷瓶颈问题提供了一条新的可能途径，为实现长时间稳态运行奠定了基础。
值得注意的是，我国正积极推进1GW级别核融合科学工程CFETR项目，该项目将利用这些新发现来进一步优化设计，以便应用到未来的ITER和CFETR项目中，从而为全球核融合科学领域注入新的活力。
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