EAST人造太阳突破等离子体密度与约束时长世界纪录

近期，由中国科学院合肥物质科学研究院牵头，联合国内多家等离子体物理研究机构组成的科研团队，公布了一项备受瞩目的研究成果。被喻为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST，在最新一轮实验中，首次通过实验证实了托卡马克“密度自由区”的存在。这一发现标志着我国在磁约束核聚变研究领域取得了里程碑式的关键突破。

等离子体密度是决定托卡马克装置性能的核心参数之一，它直接关系到聚变反应的效率和能量输出水平。长期以来，科研人员发现等离子体密度似乎存在一个理论上限，即所谓的“密度极限”。当等离子体密度接近这一极限时，极易发生破裂，脱离磁场控制，导致大量能量瞬间释放并冲击装置内壁，这严重威胁设备的安全稳定运行，也成为装置向更高参数运行发展的主要制约因素。

为了攻克这一技术瓶颈，研究团队创新性地提出了一套全新的理论框架——“边界等离子体与壁相互作用自组织模型”（PWSO）。依托EAST装置的全金属壁运行条件，研究人员采用了电子回旋共振加热与预充气协同启动等一系列先进技术手段，有效抑制了边界区域杂质辐射行为，显著延缓了密度极限的到来时间以及等离子体破裂的发生。

通过精确调控面向等离子体材料的物理特性，研究团队成功降低了以钨为主的杂质辐射水平，使得等离子体密度得以超越传统理论预言的极限值，进入了一个前所未有的高密度稳定运行区域，即理论预言的“密度自由区”。实验数据与PWSO模型的理论预测高度吻合，首次从实验层面验证了这一新运行模式的存在。

该成果不仅为深入理解等离子体密度极限背后的物理机制提供了全新视角，也为未来聚变装置实现高密度、长脉冲、稳态运行的目标奠定了坚实的物理基础。此项研究由国内科研机构与法国高校联合完成，并获得了国家磁约束核聚变专项的持续支持。