中國“人造太陽”實驗，有新突破！

每經編輯｜杜宇    

據新華社，1月2日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所科研團隊宣布，有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）實驗證實托卡馬克密度自由區的存在，找到突破密度極限的方法，為磁約束核聚變裝置高密度運行提供了重要的物理依據。相關研究成果發表在國際學術期刊《科學進展》上。

EAST高密度實驗示意圖。（科研團隊提供）

托卡馬克裝置是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形裝置，猶如一個螺旋形“磁跑道”，鎖住高溫等離子體，達到核聚變目的。等離子體密度是托卡馬克性能的關鍵參數之一，直接影響聚變反應速率。

據央視新聞，對于未來聚變堆，聚變功率正比于燃料密度的平方，因此高密度運行是提高聚變能經濟性的必然選擇。“密度極限”是上世紀末發現的純經驗定標，接近密度極限的托卡馬克運行將引發等離子體破裂，巨大的能量會瞬間釋放到裝置內壁，影響裝置的安全運行。國際聚變界完善了跨裝置的經驗定標，并在芯部彈丸注入等特定條件下獲得了超密度極限運行，逐步明確觸發密度極限的物理過程發生于邊界區域，但對其中的物理機制并不十分清楚。

EAST實驗結果與PWSO理論預測相互印證。（科研團隊提供）

此次，我國科研團隊發展了邊界等離子體與壁相互作用自組織（PWSO）理論模型，發現邊界雜質引起的輻射不穩定性在密度極限觸發中的關鍵作用，揭示了密度極限的觸發機理。依托EAST全金屬壁運行環境，科研人員利用電子回旋共振加熱和預充氣協同啟動等方法降低邊界雜質濺射，主動延遲了密度極限和等離子體破裂的發生。通過調控靶板的物理條件，降低了靶板鎢雜質主導的物理濺射，控制等離子體突破了密度極限，引導等離子體進入新的密度自由區。實驗結果與PWSO理論預測高度吻合，首次證實了托卡馬克密度自由區的存在。這一創新性工作為理解密度極限提供了重要線索，并為托卡馬克高密度運行提供了重要的物理依據。

這項工作由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所、華中科技大學、法國艾克斯-馬賽大學等單位協作完成，受到了國家磁約束聚變專項的支持。

每日經濟新聞綜合央視新聞、新華社

封面圖片來源：科研團隊提供