我国“人造太阳”实验找到突破密度极限的方法

IT之家1月2日讯 新华社今日（1月2日）报道，合肥物质科学研究院、中科院等离子体物理研究所团队宣布，我国实验性全超导托卡马克（EAST）聚变装置实现了物理实验里程碑。 EAST是日本自主设计的实验性“人造太阳”装置。它看起来像一个巨大的甜甜圈。超导磁体产生的磁场用于“捕获”超热燃料，模拟太阳辉光和热量的原理。研究团队不仅在理论预测中证实了“无密度区”的存在，而且在实验中成功突破了长期以来限制聚变效率的“密度极限”。该成果发表在国际学术期刊《科学进展》上，表明我国在磁耦合基础物理研究领域再次走在世界前列。注入融合。 EAST高密度实验示意图。来源：IT之家科研团队文档注：托卡马克装置被称为“人造太阳”。其原理形状像螺旋形“磁跑道”，利用强大的磁场将热等离子体“锁定”在真空室内，从而使聚变反应发生。等离子体密度是决定反应速率和能量产生的核心参数。然而，科学界长期以来一直面临等离子体密度“天花板”（密度极限）的棘手问题。当工作参数达到这条红线时，等离子体会瞬间爆炸释放，巨大的能量释放将直接撞击设备内壁，严重威胁设备的安全。如何安全地克服这一限制是提高聚变能效率的关键。 EAST的实验结果与PWSO的理论预测相互印证。来源：科研团队论文 为了克服这一问题，中国科研团队深入研究了等离子体与器件内壁之间的相互作用，建立了一种名为“等离子体-壁边界相互作用自组织（PWSO）”的新理论模型。研究发现，“密度极限背后的罪魁祸首”是边界区域杂质引起的辐射不稳定，而不仅仅是密度的增加。简而言之，器件内壁上的金属杂质进入等离子体边界，引起连锁反应，导致限制失效。这一发现精准揭示了密度极限背后的物理触发机制。基于新理论，研究人员对EAST全金属墙体的运行环境进行了细致的控制。研究团队采用电子回旋共振加热、协同预充电等先进措施，有效减少边界离子喷溅。纯度。同时，通过调整靶板的物理条件，抑制了钨杂质的影响。通过这一系列的操作，我们成功地“推迟”了达到极限的时间，引导等离子体轻轻地突破了原来的密度极限，进入了一个新的“无密度区”。实验结果与PWSO的理论预测相符，为避免运行中的物理障碍提供了坚实的指导。未来高密度聚变反应堆的稳定发展。参考资料
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