国家大科学工程“人造太阳”实验装置近日再获重大突破，EAST成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。
近日，全超导托卡马克装置东方超环(EAST)第十一轮物理实验获重大突破：在纯射频波加热、钨偏滤器等类似国际热核聚变实验堆ITER未来运行条件下，获得超过60秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模等离子体。EAST成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。
全超导托卡马克核聚变实验装置。
这是EAST5000万度、102秒等离子体放电实验数据图。
该研究成果在第26届国际原子能机构聚变能大会以特邀报告形式进行了发布。国际磁约束聚变资深专家、日本那珂核融合研究所先进等离子体物理研究部主任镰田裕在聚变能大会总结报告中，高度评价EAST此次实验成果，认为其对未来国际热核实验反应堆(ITER)计划具重要意义。在纯射频波加热、钨偏滤器等条件下，实现稳态高约束模等离子体放电，是ITER的基本运行模式之一。
2012年EAST物理实验曾创造32秒高约束模世界纪录。为进一步发展稳态高约束模，近年来，EAST相继完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造，克服了加热与电流驱动、分布参数测量等关键技术难题，深入研究和基本解决了射频波耦合、高约束等离子体稳定性控制、低动量条件下加热和电流驱动下输运等一系列物理问题，为实现长脉冲稳态高约束模等离子体奠定了坚实的基础。研究成果连续5年被《核聚变》评为亮点论文，另有多篇发表在《自然—物理学》《物理评论快报》等期刊。
图片：中国“神光”惯性约束核聚变实验装置，这一装置对于研究核聚变的规律和特性有着重要的意义
10月中旬，EAST团队本轮实验获得的超过60秒的稳态高约束模等离子体放电，不仅在等离子体参数、约束性能和维持时间长度上全面、大幅度超过2012年结果，而且实现了完全的非感应电流驱动(即稳态、环电压为零)。同时实现纯射频波加热的高约束模加热模式。此外还取得了实现全程无大幅度边界局域模，实现等离子体运行软着陆等重要成果。
美、法等国在20世纪80年代中期发起ITER计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。中国是这一计划的参与国之一。
聚龙1号实验装置放电瞬间
EAST是由中国科学家独立设计建造的世界首个全超导核聚变实验装置，于2007年通过国家验收。它在近年来取得了一系列处于国际领先地位的实验成果，其科学目标是为ITER计划和中国未来独立设计建设运行核聚变堆奠定坚实的科学和技术基础。
据了解，ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是目前世界上唯一具备这两大特色的且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克，其稳态运行模式将为ITER和未来核聚变反应堆提供重要参考。
“神光”试验装置准备进行试验
近年来，EAST相继完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造，克服了加热与电流驱动、分布参数测量等关键技术难题，深入研究和基本解决了射频波耦合、高约束等离子体稳定性控制、等离子体与壁相互作用物理、低动量条件下加热和电流驱动下输运、杂质输运和控制等一系列稳态运行密切相关的物理问题，为实现长脉冲稳态高约束模等离子体奠定了坚实的基础。
