攻克两大难题：核聚变稳定运行已长达一分钟！

近日，核聚变能源研究迎来重大突破，我国科学家成功展示了一种全新的等离子体运行模式，有望一次性解决困扰聚变能开发的两大核心挑战。

在聚变反应堆中，物质被加热到比太阳表面还高的温度，并由强大磁场约束。然而，如何让这种超高温等离子体保持足够长时间的稳定，一直是领域内最严峻的难题。一方面，等离子体边缘会释放出剧烈的能量脉冲，足以损坏反应堆壁；另一方面，排气系统必须承受堪比航天器再入大气层时的巨大热负荷。
中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的研究团队，在EAST聚变装置上实现了一种名为“脱离型偏滤器与湍流主导的踏板（DTP）”的全新运行模式。该模式能够同时降低冲击反应堆部件的热量、抑制有害的等离子体不稳定性，并保持强劲的能量约束。在金属壁环境中，这一状态稳定维持了约一分钟。相关成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

聚变堆最易受损的区域之一是偏滤器——用于排出热量和粒子的排气系统。科学家通常注入少量杂质气体来冷却这一区域，但过度冷却会降低等离子体性能。另一个主要问题涉及边缘局域模（ELM），即等离子体边缘突然爆发的热量和粒子，类似于太阳耀斑。如何在不牺牲约束性能的前提下消除ELM，长期被视为关键难题。

在新研究中，团队通过精确、实时地调节微量杂质气体注入，实现了部分偏滤器分离，同时并未影响稳定性。到达偏滤器板的热量显著降低，ELM现象完全消除，平台区电子温度升高，从而改善了能量约束。更陡的温度梯度引发了微湍流，自然地将热量和粒子向外输送，限制了压力积累，有效抑制了边缘局域模。
研究人员表示，这项工作为平衡偏滤器热量控制与高效等离子体约束指明了前景广阔的途径，解决了聚变能发展中一个长期存在的难题，朝着实现持续长脉冲聚变迈出了重要一步。
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