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科技日報記者 吳長鋒
實現(xiàn)高性能等離子體穩(wěn)態(tài)運行是未來聚變堆必須要解決的關鍵科學問題。記者8日從中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體物理研究所了解到，該所“人造太陽”東方超環(huán)EAST團隊發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢，取得了系列原創(chuàng)性的基礎物理研究成果。1月7日，國際學術期刊《科學·進展》 發(fā)表了該團隊在高能量約束先進模式等離子體運行方面取得的重要成果。
EAST全超導托卡馬克裝置。中科院合肥研究院供圖
托卡馬克先進運行模式是當前磁約束核聚變研究的熱點之一。EAST團隊在托卡馬克裝置實驗研究中發(fā)現(xiàn)并證明了一種新的高能量約束模式，這種先進模式大幅度提高了能量約束效率，具有芯部無雜質(zhì)積累，便于聚變反應生成物排出，維持平穩(wěn)溫度臺基等優(yōu)點，并實現(xiàn)了芯部高約束與邊界不穩(wěn)定性的兼容，保證了長時間尺度上的高性能等離子體運行。這種無需通過外部控制來確保等離子體穩(wěn)態(tài)運行的高能量約束模式，對于國際熱核聚變實驗堆和未來聚變堆運行具有重要意義。此外，科研團隊還在湍流驅(qū)動等離子體電流、偏濾器脫靶與高約束等離子體兼容等方面取得重要成果，相關研究成果日前發(fā)表在《物理評論快報》和《自然·通訊》上。
聚變?nèi)朔e (密度×溫度×能量約束時間)?和等離子放電時間的圖表。不同兆安電流和兆瓦功率等級托卡馬克之間的比較。
湍流驅(qū)動的電流與自舉電流動力學特征。
偏濾器全脫靶與著靶狀態(tài)等離子體輻射的二維分布對比。
我國科研團隊在等離子體物理基礎研究領域深耕探索，發(fā)現(xiàn)系列新的物理現(xiàn)象，揭示和驗證了其中的相關物理機制，為聚變堆的建設和運行奠定了堅實的科學基礎。
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