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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(guān)鍵科學(xué)問題。記者8日從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)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(tuán)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(chǔ)物理研究成果。1月7日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·進(jìn)展》 發(fā)表了該團(tuán)隊在高能量約束先進(jìn)模式等離子體運行方面取得的重要成果。
EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置。中科院合肥研究院供圖
托卡馬克先進(jìn)運行模式是當(dāng)前磁約束核聚變研究的熱點之一。EAST團(tuán)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(jìn)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(yīng)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(tuán)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(guān)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(xué)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(tuán)隊在等離子體物理基礎(chǔ)研究領(lǐng)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(guān)物理機制，為聚變堆的建設(shè)和運行奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。
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