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中国在等离子体点火领域取得重大突破
Scientists working with China’s fully superconducting Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) have reached a long-predicted state known as the “density-free regime,” where fusion plasma remains stable at densities far higher than traditional limits.这一成就标志着朝着解决聚变能最持久的物理挑战之一迈出了重要一步。研究结果发表在《科学》杂志上 [...]
来源:SciTech日报与中国全超导实验先进超导托卡马克（EAST）合作的科学家们已经达到了一种长期预测的状态，称为“无密度状态”，其中聚变等离子体在远高于传统极限的密度下保持稳定。这一成就标志着朝着解决聚变能最持久的物理挑战之一迈出了重要一步。研究结果发表在 1 月 1 日的《科学进展》杂志上。
全新高密度运营策略
该研究由华中科技大学朱平教授和中科院合肥物质科学研究院颜宁副研究员共同领导。研究小组在 EAST 上使用新开发的高密度操作方法，证明等离子体密度可以远远超出长期接受的经验极限，而不会引发通常会导致托卡马克实验中断的剧烈不稳定。
为什么等离子体密度对聚变能很重要
核聚变被广泛视为清洁、可靠能源的潜在来源。在氘-氚聚变中，燃料必须加热到大约 13 keV（1.5 亿开尔文）才能产生最佳反应。在这些极端温度下，聚变功率输出随着等离子体密度的平方而增加。然而，几十年来，托卡马克实验一直受到密度上限的限制。跨越该边界通常会导致破坏，破坏等离子体限制并威胁设备的稳定性，从而难以实现更高的聚变性能。
等离子体壁自组织理论
EAST 如何实现无密度制度
对聚变点火的影响
这些结果为如何在聚变点火的道路上克服托卡马克运行中长期存在的密度障碍提供了新的见解。
“研究结果提出了一种实用且可扩展的途径，可以扩展托卡马克和下一代燃烧等离子体聚变装置的密度限制，”朱教授说。
DOI：10.1126/sciadv.adz3040