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等离子体运行模式的道路上取得了新进展。他们成功开发了一种高性能稳态等离子体运行模式，并对其与未来聚变堆的兼容性进行了系统验证。这项研究成果已在国际物理期刊《物理评论快报》上发表。
在托卡马克核聚变实验装置中，边界区域会周期性地爆发出名为边界局域模（ELM）的不稳定性。这种大幅度ELM类似于太阳耀斑爆发，导致能量和粒子的突然释放，产生强烈热脉冲，对装置造成损害甚至材料熔化，还会污染聚变堆芯部等离子体，使得长时间稳态运行成为挑战。在未来的聚变堆上，要降低ELM带来的瞬态热负荷至少20倍，这是ITER面临的一个重大难题。因此，无ELM或小幅度ELM的高约束运行模式及其物理机制成为了磁约束聚变研究中的一个前沿科学问题。
GrassyELM是一种特殊的小幅度、高频率自发的不稳定性，它带来的瞬态热负荷通常比大幅度ELM低，但其形成条件和机理尚未完全明确。在国际主流托卡马克设备上，一直很难实现这一运行模式。EAST团队通过金属壁、低旋转速度和电子主导加热这样的条件，找到了获得GrassyELMs形成所需的关键因素。此外，他们首次揭示了这个小型不稳定性的内在动力学机制，并发现它具有极强排除杂质能力，是实现长时间高性能等离子体稳态运行的一种有利途径。这一新发现为解决现存问题提供了一条新的路线，即实现更有效率、更可靠地操作聚变堆，以达成目标状态——即每秒钟产生1亿千瓦电力。
值得注意的是，我国正积极推进CFETR项目，其设计参数与EAST团队研究中使用的大部分归一化参数相似，为将这项技术应用到未来ITER和CFETR项目中奠定了坚实基础。本次研究成果预示着我们迈向更加清洁、可持续能源时代的一步，同时也激励着全球科学家共同努力，以解决人类能源危机的问题。
