科研动态：中科院离子体物理所揭秘“人造太阳”高效稳定运行新模式，打破聚变能量输出障碍
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坚实基础上，经过深入研究和实验验证，成功开发出了一种高性能稳态等离子体运行模式，并且这项创新成果已经通过了系统性的测试与验证。在国际著名的科学期刊《物理评论快报》上发表的研究论文详细阐述了这一突破性发现。
在托卡马克核聚变实验装置内部，由于约束力强大的边界区域会不定期地产生一种被称为边界局域模（ELM）的不稳定状态。这种大型ELM就像太阳上的耀斑爆发一样，它导致等离子体中的能量和粒子的突然释放，同时伴随着强烈热脉冲向外射出，对于装置内部壁面造成严重侵蚀甚至熔化，并且散发出大量杂质污染等离子体，使得长时间稳定的运行成为难题。
未来聚变堆需要减少ELM带来的瞬时热负荷至少20倍，这对于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背后的自然规律，则是磁约束聚变领域的一个前沿科学问题。GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频率的自发式ELM，其产生的瞬时热负荷通常低于常规大幅度ELMs的一半，但其形成机制以及适应条件一直以来都是众多主流托卡马克设备难以实现的问题。
EAST超导托卡马克团队，在模仿类似未来聚变堆设计的大金属壁、较低旋转速度以及电子主导加热等条件下，首次明确了获得Grassy ELMS运行模式所需的具体条件。他们在实践中揭示了该模式生成内在动力学过程，并证明它能够有效清除杂质，更适合实现长时间、高性能等离子体稳态运作。这一新的操作策略为解决当前存在于聚变堆中的瞬时热负荷瓶颈问题，为实现更长久、更可靠的地球级别辐射源提供了一条潜力的发展路径。
值得注意的是，我国正积极推进1GW级别综合功能试验反应堆CFETR项目，其中涉及到的等离子体参数与CFETR设计参数相匹配，这些新发现为将来应用到ITER和CFETR项目中的高性能稳态运行提供了理论支持。
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