（合肥2日讯）中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所团队周五发布最新进展：有“人造太阳”之称的全超导托卡马克装置EAST实验，首次证实托卡马克存在“密度自由区”，并提出一套可行方法，让等离子体在更高密度下仍能保持稳定运行，为未来磁约束核聚变装置实现高密度运转提供关键物理依据。
新华社报导称，相关成果已发表于国际期刊《科学进展》。
托卡马克是一种通过磁场“圈住”高温等离子体、以实现可控核聚变的环形装置，原理类似在装置内部形成一条“磁跑道”，让等离子体沿轨道运行而不直接接触器壁。
研究团队指出，等离子体密度是决定托卡马克性能的重要参数之一，密度越高，理论上聚变反应速率越有利。然而长期以来，实验发现密度存在上限：一旦逼近或超过该极限，等离子体可能发生破裂并失去磁约束，高能量冲击内壁，影响装置安全与连续运行。
国际聚变领域普遍认为，触发密度极限的关键过程发生在等离子体与器壁之间的边界区域，但具体机制长期未完全厘清。
此次，中国团队建立“边界等离子体—壁相互作用”的自组织理论模型，发现边界杂质引发的辐射不稳定性在密度极限触发中起关键作用，从而解释了密度极限的形成机理。
依托EAST全金属壁运行条件，科研人员采用电子回旋共振加热与预充气协同启动等手段，降低边界杂质溅射，主动延后密度极限与等离子体破裂的出现；同时通过调控靶板物理条件，减少钨杂质主导的溅射，使等离子体得以突破密度极限并进入新的“密度自由区”。实验结果与理论预测高度一致，进而首次验证密度自由区确实存在。
该研究由中科院合肥物质院等离子体所、华中科技大学及法国艾克斯-马赛大学等单位合作完成，并获得国家磁约束聚变专项支持。
