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性能稳态等离子体运行模式的道路上取得了新进展。他们成功地开发了一种高效率、低热负荷的稳定运行模式，并且通过系统验证，证明这种模式能够与未来聚变堆的多个运行条件兼容。这项研究成果已经在国际物理学期刊《物理评论快报》上发表，展示了科学家们如何克服挑战，迈向实现长时间稳定的核聚变反应。
在托卡马克实验装置中，高约束等离子体边界区域经常会出现一种被称为边界局域模（ELM）的不稳定现象。这种大幅度ELM类似太阳耀斑爆发，有时会造成大量能量和粒子的释放，这些热脉冲可能会侵蚀装置内部壁面甚至导致材料熔化，同时也产生大量杂质污染等离子体，使得长时间稳定运行成为难题。
为了解决这一问题，科学家们需要降低ELM带来的瞬态热负荷至少20倍，这对于国际正在建设中的ITER项目来说是一个巨大的挑战。而GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频自发的ELM，它带来的热负荷通常只有传统大幅度ELMs的一小部分，但其形成机理和条件至今仍然未明。在国际上的主流托卡马克设备中，一直很难实现这种类型的稳定运行。
EAST团队在金属壁、低旋转加热及电子主导环境下，为获得GrassyELM提供了关键性的物理条件。此外，他们还首次揭示了该类型ELM形成过程中的内在动力学机制，并发现它具有强烈排除杂质能力，对于实现高性能等离子体长时间稳定操作至关重要。这一研究成果为解决未来聚变堆瞬态热负荷瓶颈问题并推动聚变堆进入持续运作状态提供了一条新的途径。
值得一提的是，我国正在积极推进1GW级别核聚变工程实验堆CFETR项目，其设计参数与此新型GrassyELM模式相近，这将对未来的ITER和CFETR项目进行高性能稳态操作奠定坚实基础。
