這次實(shí)驗(yàn)拓展了適應(yīng)于聚變堆高性能等離子體穩(wěn)態(tài)高約束模式的運(yùn)行區(qū)間，獲得的實(shí)驗(yàn)參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件，為未來ITER運(yùn)行和正在進(jìn)行的中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR工程和物理設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)與科學(xué)支持，邁出了關(guān)鍵一步。
合肥是國家正式批準(zhǔn)建設(shè)的全國第二個(gè)綜合性國家科學(xué)中心，核聚變能研究是合肥綜合性國家科學(xué)中心重點(diǎn)聚焦的領(lǐng)域之一，中科院合肥研究院等離子體物理研究所依托國家“九五”大科學(xué)裝置東方超環(huán)（EAST）全面參與綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)，并即將開建國家“十三五”大科學(xué)裝置聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施。EAST是等離子體所自主設(shè)計(jì)、研制并擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，是世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克，瞄準(zhǔn)未來聚變能商用目標(biāo)的關(guān)鍵科學(xué)問題，近年來在高性能、穩(wěn)態(tài)、長脈沖等離子體研究方面取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性成果。
2018年度EAST物理實(shí)驗(yàn)持續(xù)經(jīng)歷4個(gè)多月，相關(guān)研究成果于10月22日—27日在印度舉辦的第27屆國際聚變能大會(huì)上由等離子體所所長萬寶年研究員和運(yùn)行負(fù)責(zé)人龔先祖研究員等進(jìn)行了綜述報(bào)道，受到國際聚變同行的廣泛關(guān)注與高度評價(jià)。
EAST繼2017年創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運(yùn)行的世界紀(jì)錄后，2018年度物理實(shí)驗(yàn)面向未來聚變堆先進(jìn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式的發(fā)展和長脈沖運(yùn)行下的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，重點(diǎn)開展了高功率加熱下堆芯物理機(jī)制研究的系列實(shí)驗(yàn)。通過優(yōu)化穩(wěn)態(tài)射頻波等多種加熱技術(shù)在高參數(shù)條件下的耦合與電流驅(qū)動(dòng)、等離子體先進(jìn)控制等，結(jié)合理論與數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲(chǔ)能增加到300千焦；在電子回旋與低雜波協(xié)同加熱下，等離子體中心電子溫度達(dá)到1億度。利用低雜波、電子回旋、離子回旋協(xié)同效應(yīng)與中性束加熱的高效集成，優(yōu)化電流密度分布，開展了平衡和穩(wěn)定性、約束和輸運(yùn)、等離子體與壁相互作用及高能粒子物理等相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，有效拓展了適應(yīng)于聚變堆高性能等離子體穩(wěn)態(tài)高約束模式的運(yùn)行區(qū)間。
▲2018年度EAST實(shí)現(xiàn)的1億度等離子體放電。
▲2018年度EAST實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行區(qū)拓展及能量約束增強(qiáng)因子同ITER基本運(yùn)行模式的對比。
在射頻波加熱為主、低動(dòng)量注入、鎢偏濾器等類似未來聚變堆條件下，實(shí)現(xiàn)了高約束、高密度、高比壓的完全非感應(yīng)先進(jìn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式，獲得的歸一化參數(shù)接近未來聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件。同時(shí)針對長脈沖穩(wěn)態(tài)高參數(shù)運(yùn)行的關(guān)鍵問題即粒子與熱排出，利用多種技術(shù)演示了類似ITER運(yùn)行條件下的邊界局域模及鎢雜質(zhì)的控制方法，實(shí)現(xiàn)了鎢偏濾器高約束模等離子體下穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷的主動(dòng)反饋控制。EAST本年度取得的這些實(shí)驗(yàn)成果為未來ITER運(yùn)行和正在進(jìn)行的中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR工程和物理設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)與科學(xué)支持。
等離子體所核聚變研究及EAST裝置長期得到發(fā)改委、科技部、中科院、國家基金委等項(xiàng)目的資助，以及安徽省、合肥市、合肥綜合性國家科學(xué)中心等相關(guān)部門的大力支持。
作者：許琦敏編輯：郝夢夷責(zé)任編輯：顧軍
