科研动态：中科院离子体物理所研发新技术，开辟高效稳定等离子体运行模式路线
记者从中科院离子体物理研究所获悉，该所EAST超导托卡马克团队在前期工作的基础上，不断探索与优化，成功发展出了一种高性能稳态等离子体运行模式，并通过系统的验证确保了其与未来聚变堆若干关键运行条件的兼容性。研究成果近日已在国际知名学术期刊《物理评论快报》上正式发布。
在进行托卡马克核聚变实验时，一些极其重要的边界区域会周期性地产生一种被称为边界局域模（ELM）的不稳定现象。这些大幅度ELM事件，就像太阳上的耀斑爆发一样，对等离子体中的能量和粒子的释放速度极快，导致强烈的热脉冲形成，这些热脉冲既能侵蚀装置内部壁面，也可能造成材料熔化，并且还会产生大量杂质粒子污染聚变堆芯部，从而严重限制了聚变堆长时间维持稳定的运行状态.
对于未来的热核聚变实验堆 ITER 而言，将这类 EL M 事件带来的瞬间热负荷降低至少20倍，是当前面临的一个巨大的挑战。而探索无ELM或小幅度ELM、高约束运行模式及其背后的科学原理，则是磁约束核聚变领域目前最前沿的问题之一.
GrassyELM 是一种特殊的小幅度、自发发生、高频率的 ELM 类型，它相比于普通的大幅度 ELM 来说，其带来的一系列瞬态热负荷问题要少得多，但它背后的生成机制以及实现条件至今仍然不为人知。在全球主要托卡马克设备上获得并保持这种操作状态一直都是一个难题，而对这个难题是否有可行解决方案也是国际研究人员急切需要回答的问题.
EAST 团队经过一系列详尽的实验和理论分析，在模拟未来ITER 和CFETR 设备相同类型金属壁、低旋转加热环境下，成功发现并阐明了 GrassyELM 形成过程中的内在动力学规律。此外，他们还发现这一类型 ELM 对于排除杂质具有显著优势，这使得它成为实现长时间高性能等离子体稳定运行提供新的可能性.
据了解，我国正在积极推进1 GW 级别核聚变功率设备CFETR 的工程设计工作。这项创新技术开发出的等离子体参数与将来建造的人民共和国1 GW级别核心试验反应器(CFETR) 相匹配，为未来的ITER 以及 CFETR 高性能稳定操作奠定坚实科学基础.
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