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前期研究成果的基础上，成功开发了一种高效率稳定运行的等离子体模式，并进行了系统性验证，以适应未来聚变堆的多种操作条件。这项突破性的研究成果已经发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。
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经历周期性的不稳定性爆发，这些现象被称为边界局域模（ELM）。大幅度ELM类似太阳耀斑，它们导致能量和粒子的突然释放，产生强烈热脉冲，对设备内部壁造成侵蚀甚至熔化，同时也会产生大量杂质污染聚变堆芯部，不利于长时间稳定的运行。未来的聚变堆必须降低这些瞬态热负荷至少20倍，这对国际热核聚变实验堆ITER来说是一个巨大的挑战，而探索无ELM或具有小幅度ELMs的高约束运行模式及其原理，是磁约束聚变领域的一个科学前沿问题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频自发型不稳定性，它带来的瞬态热负荷通常比常规大幅度ELMs要低得多，但其形成机制和条件至今仍不明确。国际上的主要托卡马克装置一直难以实现这种稳定的运行。在未来的大型聚变堆中，如果能够有效地获得并维持这种运行状态，将是解决这一科学难题的一大突破。
EAST团队通过模拟金属壁、低旋转速度以及电子主导加热等环境条件，找到了实现GrassyELM模式所需的关键因素。在实验证明了该模型如何生成，以及它对杂质排除能力强有力，为实现长时间、高性能等离子体稳态运营提供了新的可能性。此外，该研究为中国正在建设1GW级别聚合功率CFETR（中国先进科技反应堆）项目奠定了理论基础，其设计参数与CFETR接近，为将来应用于ITER和CFETR提供了坚实依据。
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