在全超導(dǎo)托卡馬克裝置東方超環(huán)（EAST）建成投入運(yùn)行十周年之際，正在進(jìn)行的EAST第十一輪物理實(shí)驗(yàn)于近日再獲重大突破：在純射頻波加熱、鎢偏濾器等類似國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER未來運(yùn)行條件下，獲得超過60秒的完全非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)（穩(wěn)態(tài)）高約束模等離子體。EAST成為世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到分鐘量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。
繼2012年EAST物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造32秒高約束模世界紀(jì)錄后，為進(jìn)一步發(fā)展穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行模式，近年來，EAST相繼完成了輔助加熱、鎢偏濾器、等離子體物理診斷等系統(tǒng)的升級(jí)改造，克服了加熱與電流驅(qū)動(dòng)、分布參數(shù)測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)難題，深入研究和基本解決了射頻波耦合、高約束等離子體穩(wěn)定性控制、等離子體與壁相互作用物理、低動(dòng)量條件下加熱和電流驅(qū)動(dòng)下輸運(yùn)、雜質(zhì)輸運(yùn)和控制等一系列穩(wěn)態(tài)運(yùn)行密切相關(guān)的物理問題，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在今年8月啟動(dòng)的新一輪物理實(shí)驗(yàn)中，EAST團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)一步優(yōu)化長(zhǎng)脈沖時(shí)間尺度下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行集成控制，于10月中旬獲得超過60秒的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體，不僅在等離子體參數(shù)、約束性能和維持時(shí)間長(zhǎng)度上全面、大幅度超過2012年結(jié)果，更具有如下特色：實(shí)現(xiàn)完全的非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)（穩(wěn)態(tài)、環(huán)電壓為零），為未來拓展到更長(zhǎng)脈沖奠定了物理和運(yùn)行基礎(chǔ)；利用低雜波、電子回旋和離子回旋三套加熱系統(tǒng)之間的有效耦合，實(shí)現(xiàn)純射頻波加熱的高約束模加熱模式；在分鐘量級(jí)驗(yàn)證EAST裝置上ITER-like水冷鎢偏濾器的運(yùn)行能力，為ITER鎢偏濾器運(yùn)行提供了重要參考；等離子體能量約束增強(qiáng)因子H98達(dá)到1.1，高于ITER的基準(zhǔn)運(yùn)行模式的H98=1；實(shí)現(xiàn)全程無大幅度邊界局域模（ELMs），有效控制了偏濾器靶板的峰值熱流和鎢雜質(zhì)返流；實(shí)現(xiàn)等離子體運(yùn)行的軟著陸。
據(jù)悉該研究成果在第26屆國際原子能機(jī)構(gòu)聚變能大會(huì)的首日以特邀報(bào)告形式進(jìn)行了發(fā)布。在聚變能大會(huì)的總結(jié)報(bào)告中，負(fù)責(zé)運(yùn)行模式總結(jié)的國際磁約束聚變資深專家Yutaka Kamada高度評(píng)價(jià)了EAST的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體實(shí)驗(yàn)，特別肯定了EAST在鎢偏濾器條件下取得該成果對(duì)未來ITER的重要意義。
高約束模是未來ITER的基本運(yùn)行模式，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行并達(dá)到有效的偏濾器熱量排除，ITER將采用射頻波主導(dǎo)的低動(dòng)量注入運(yùn)行模式以及主動(dòng)水冷的鎢偏濾器結(jié)構(gòu)。EAST是目前世界上唯一具備這兩大特色的且具有長(zhǎng)脈沖運(yùn)行能力的全超導(dǎo)托卡馬克，其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式將為ITER和未來反應(yīng)堆提供重要參考。
今年是EAST運(yùn)行十周年，EAST裝置的建設(shè)、運(yùn)行及取得的系列成果得益于國家科技部、中國科學(xué)院、國家發(fā)改委、國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的資助以及安徽省、合肥市等相關(guān)部門的大力支持。
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