（合肥2日訊）中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所團隊週五釋出最新進展：有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克裝置EAST實驗，首次證實托卡馬克存在“密度自由區”，並提出一套可行方法，讓等離子體在更高密度下仍能保持穩定執行，為未來磁約束核聚變裝置實現高密度運轉提供關鍵物理依據。
新華社報導稱，相關成果已發表於國際期刊《科學進展》。
托卡馬克是一種通過磁場“圈住”高溫等離子體、以實現可控核聚變的環形裝置，原理類似在裝置內部形成一條“磁跑道”，讓等離子體沿軌道執行而不直接接觸器壁。
研究團隊指出，等離子體密度是決定托卡馬克效能的重要引數之一，密度越高，理論上聚變反應速率越有利。然而長期以來，實驗發現密度存在上限：一旦逼近或超過該極限，等離子體可能發生破裂並失去磁約束，高能量衝擊內壁，影響裝置安全與連續執行。
國際聚變領域普遍認為，觸發密度極限的關鍵過程發生在等離子體與器壁之間的邊界區域，但具體機制長期未完全釐清。
此次，中國團隊建立“邊界等離子體—壁相互作用”的自組織理論模型，發現邊界雜質引發的輻射不穩定性在密度極限觸發中起關鍵作用，從而解釋了密度極限的形成機理。
依託EAST全金屬壁執行條件，科研人員採用電子迴旋共振加熱與預充氣協同啟動等手段，降低邊界雜質濺射，主動延後密度極限與等離子體破裂的出現；同時通過調控靶板物理條件，減少鎢雜質主導的濺射，使等離子體得以突破密度極限並進入新的“密度自由區”。實驗結果與理論預測高度一致，進而首次驗證密度自由區確實存在。
該研究由中科院合肥物質院等離子體所、華中科技大學及法國艾克斯-馬賽大學等單位合作完成，並獲得國家磁約束聚變專項支援。