日前,等離子體所在面向穩態托卡馬克聚變堆改善高極向比壓等離子體約束性能的新途徑研究方面取得進展,相關研究成果近期發表在《中國物理快報》上。
萬寶年研究員團隊首次在EAST裝置上發現高密度梯度有助于增強高極向比壓下的Shafranov致穩效應,進一步改善等離子體能量約束、提高自舉電流份額。該工作在EAST實驗中通過多種加熱方式的組合(每種組合下實現相同的極向比壓固化了旋轉和Shafranov位移對湍流的致穩效應),突顯了密度梯度在等離子體約束改善中的作用,揭示了高極向比壓下進一步降低湍流輸運、提高約束的機理。實驗在可實現的密度梯度變化范圍內,特別是在全射頻波電子加熱、無外部動量注入條件下,通過提高密度梯度等離子體約束性能提高了20%-30%。
EAST上的這一實驗發現,一方面與未來聚變等離子體電子加熱主導、低動量注入等物理條件相兼容,另一方面,未來聚變堆由于更低的等離子體碰撞率將更易實現高的密度梯度,這一機制帶來的致穩效應將更強。物理上這一發現可應用于未來穩態托卡馬克聚變堆,為實現更高的約束、更大的自舉電流份額提供了一個潛在的新途徑。