央廣網合肥11月12日消息(記者劉軍)記者近日從中科院合肥研究院等離子體物理研究所獲悉,我國大科學裝置東方超環(EAST)今年在未來聚變堆先進穩態運行模式的發展和長脈沖運行下的關鍵科學技術問題領域取得重要進展,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,等離子體中心電子溫度達到1億度。實驗成果拓展了適應于聚變堆高性能等離子體穩態高約束模式的運行區間,標志著我國未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步。
據了解,大科學裝置東方超環(EAST)是中科院合肥研究院等離子體物理研究所自主設計、研制并擁有完全知識產權的磁約束核聚變實驗裝置,是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,瞄準未來聚變能商用目標的關鍵科學問題,近年來在高性能、穩態、長脈沖等離子體研究方面取得了多項原創性成果。
2017年,東方超環(EAST)創造了101.2秒高約束模等離子體運行的世界紀錄。2018年,東方超環(EAST)在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沖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,東方超環(EAST)實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,在電子回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、電子回旋、離子回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,有效拓展了適應于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,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。
此外,通過東方超環(EAST),中科院合肥研究院等離子體物理研究所同時針對長脈沖穩態高參數運行的關鍵問題即粒子與熱排出,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。東方超環(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。