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的聚变能源,通过长期研究,他们成功开发了一种能够实现高性能稳态等离子体运行模式的新技术。该模式不仅减少了边界局域模(ELM)带来的热负荷问题,还提高了杂质排除能力,这对于未来聚变堆长时间稳定运行至关重要。在国际物理期刊《物理评论快报》上发表的研究成果显示,该团队深入了解并掌握了GrassyELM形成的内在机制,并证明这种特殊类型的小幅度ELM具有极强的清洁效果。
为了更好地理解这一突破,我们需要回顾一下当前聚变能领域面临的问题。托卡马克核聚变实验装置中的高约束等离子体边界区域会出现周期性爆发,这些爆发类似太阳耀斑,释放大量能量和粒子,对设备造成严重损害。此外,大幅度ELM还会产生大量杂质污染,阻碍了长时间稳定运行。这是国际热核聚变实验堆ITER面临的一个巨大挑战。
EAST团队经过艰苦努力,在与未来聚变堆相似的条件下发现了获得GrassyELM所需条件,并揭示了其形成过程。这一重大发现为解决瞬态热负荷问题提供了一条新的途径。它们展示出小幅度ELMs对杂质有着显著排除能力,使得等离子体可以保持较长时间的稳定状态。
此外,这项研究也为中国正在进行的一项1GW级别的CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)项目奠定了理论基础。CFETR是一个集成了先进科技和创新设计的大型实验堆,它将成为验证这些新技术以及推动科学发展的一步棋。
总之,此次发现不仅增强我们对磁约束聚变科学前沿问题了解,也为迈向可持续能源时代打下坚实基础。随着这项技术进一步发展,我们期待看到更多关于如何利用它来解决全球能源危机的问题解答。而目前看来,只要继续加速科学进步,就没有什么是无法实现的。
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