東方超環EAST取得1億度等離子體運行等新成果

2021-01-11 中國科學院

[video:20181112我國「人造太陽」實現1億攝氏度等離子體運行]

　　在經歷4個多月的持續物理實驗後，我國大科學裝置東方超環（EAST）日前取得新進展，獲得的多項實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件，朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步。相關研究成果於10月22日至27日在印度舉辦的第27屆國際聚變能大會上由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所所長萬寶年和運行負責人龔先祖等進行了報導，受到國際聚變同行的廣泛關注。

　　EAST繼2017年創造了101.2秒高約束模等離子體運行的世界紀錄後，2018年度物理實驗面向未來聚變堆先進穩態運行模式的發展和長脈衝運行下的關鍵科學技術問題，重點開展了高功率加熱下堆芯物理機制研究的系列實驗。通過優化穩態射頻波等多種加熱技術在高參數條件下的耦合與電流驅動、等離子體先進控制等，結合理論與數值模擬，實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦；在電子迴旋與低雜波協同加熱下，等離子體中心電子溫度達到1億度。利用低雜波、電子迴旋、離子迴旋協同效應與中性束加熱的高效集成，優化電流密度分布，開展了平衡和穩定性、約束和輸運、等離子體與壁相互作用及高能粒子物理等相關實驗研究，有效拓展了適應於聚變堆高性能等離子體穩態高約束模式的運行區間。在射頻波加熱為主、低動量注入、鎢偏濾器等類似未來聚變堆條件下，實現了高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩態運行模式（能量約束增強因子H98,y2 > 1.2，Greenwald密度極限fGW ~ 0.6 - 0.8，βp ~ 2.5 / βN~ 2.0，自舉電流份額達到fBS ~ 50%），獲得的歸一化參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。同時針對長脈衝穩態高參數運行關鍵的粒子與熱排出問題，利用多種技術演示了類似ITER運行條件下的邊界局域模及鎢雜質的控制方法，實現了鎢偏濾器高約束模等離子體下穩態熱負荷的主動反饋控制。EAST本年度取得的這些實驗成果為未來ITER運行和正在進行的中國聚變工程實驗堆CFETR工程和物理設計提供了重要的實驗依據與科學支持。

　　等離子體所核聚變研究及EAST裝置長期得到發改委、科技部、中科院、國家基金委等的資助，以及安徽省、合肥市、合肥綜合性國家科學中心等相關部門的大力支持。

 

2018年度EAST實現的1億度等離子體放電 

 

2018年度EAST實現的運行區拓展及能量約束增強因子同ITER基本運行模式的對比 

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