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运行模式。他们成功开发了一种新型的高性能等离子体稳态运行模式，并通过系统验证，证明其适用于未来聚变堆的多种操作条件。这项研究成果已发表在国际著名期刊《物理评论快报》上，为解决聚变反应器中的瞬时热负荷问题提供了新的思路和可能。
在托卡马克核聚变实验装置中，等离子体边界区域会经历周期性的不稳定性爆发，这种现象被称为边界局域模（ELM）。大规模ELM类似太阳耀斑，导致大量能量和粒子的突然释放，对设备造成严重损害，并产生杂质污染，以阻碍长时间稳定的运行。为了应对这个挑战，我们需要将ELM带来的热负荷降低至少20倍，这是ITER国际项目面临的一个巨大的技术难题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频率的自发ELM，它带来相对较少的热负荷，但其形成机制尚未完全解析。世界各地主要托卡马克设施一直寻求实现这一类型运行模式，但结果并不理想。在类似于未来聚变堆使用金属壁、低旋转加热电子主导等条件下，EAST团队发现并阐明了GrassyELM形成内在动力学原理，并且它对于排除杂质具有强大的能力，使得这种高效状态可以维持更长时间。
这项创新工作为解决当前聚变反应器设计中的瞬间热管理问题提供了一条潜在路径，也为中国正在进行1GW级别CFETR实验堆集成工程设计奠定了理论基础，将有助于推进全球核融合科学领域的发展。此外，该团队还提出了进一步优化该模式以适应ITER和CFETR特定需求的一系列建议，为未来研究指明了方向。
