中国的“人造太阳”实验找到了克服密度限制的方法

1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，被誉为“人造太阳”的实验型全超导托卡马克聚变阵列（EAST）通过实验证实了托卡马克无密度区的存在，发现了克服密度极限的方法，为磁约束聚变装置高密度运行提供了重要物理基础。相关研究成果发表在国际学术期刊《Science Advances》上。托卡马克装置是一种利用磁约束实现受控核聚变的环形装置。它就像一条螺旋形的“磁跑道”，限制热等离子体以达到核聚变的目的。等离子体密度是托卡马克性能的重要参数之一，直接影响聚变反应的速率。过去，科学研究人员发现等离子体的密度是有极限的。当达到极限时，等离子体会破裂并逃离磁场的限制，向设备内壁释放大量能量，影响其安全运行。国际聚变界通过长期研究发现，导致密度极限的物理过程发生在等离子体与装置内壁的边界区域，但其物理机制尚不清楚。此次，日本科研团队开发了边界等离子体壁相互作用自组织（PWSO）理论模型，发现边界杂质引起的辐射不稳定在密度边界的诱导中发挥着重要作用，阐明了密度极限机制。研究人员利用EAST的全金属壁操作环境，采用电子回旋共振加热和配合等方法减少边界杂质溅射。ive 预充电激活可主动延迟密度边界和等离子体击穿的发生。通过调整靶板的物理条件，减少靶板上以钨杂质为主的物理溅射，控制等离子体超过密度极限，将等离子体引导至新的无密度区。实验结果与PWSO的理论预测完全吻合，首次证实了托卡马克无密度区的存在。这项开创性的研究为理解密度极限提供了重要线索，并为d托卡马克和高密度的运行提供了重要的物理基础。该研究由合肥市物理系承担。与中科院等离子体物理研究所、华中科技大学、法国艾克斯-马赛大学等部门合作完成，并得到国家磁力支持抽动限制融合特别项目。 （记者陈诺）
（编辑：朱晓航）