“人造太陽”關鍵調控技術突破

　　記者從中科院合肥物質科學研究院獲悉，該院的等離子體物理研究所EAST（全超導托卡馬克實驗裝置）團隊孫有文研究員課題組，在EAST上利用三維旋轉磁擾動場控制偏濾器靶板熱負荷研究方面取得了新進展，相關結果日前發表在聚變領域期刊《核聚變》上。通過與美國通用原子能公司研究團隊合作，課題組將這一結果在美國的DIII-D裝置上進一步拓展到旋轉加混合擾動模式的磁擾動場研究，日前相關結果發表在《等離子體物理學》上，并被第59屆美國物理學會等離子體會議作邀請報告。

　　偏濾器靶板熱負荷控制是未來磁約束聚變堆裝置如ITER（國際熱核聚變反應堆計劃）面臨的一個巨大挑戰。外加磁擾動場已被證實可以對邊界局域模實現弱化或抑制，從而有效緩解邊界局域模引起的瞬態強大熱負荷對偏濾器靶板的沖擊。與此同時，如何減弱三維場帶來的環向非對稱的局域靶板熱流累積效應，仍然是這一研究領域的未解難題。

　　課題組通過采用環向旋轉的外加磁擾動場在EAST上開展邊界局域模控制實驗研究，發現磁擾動期間靶板上的粒子流分布出現環向非對稱的分裂結構。這一結構隨著旋轉的磁擾動場沿靶板環向同步旋轉，證實了這一控制手段的有效性。通過磁擾動譜型掃描，發現在保持抑制效果的情況下，還可以將分裂結構的局域粒子流分布沿靶板環向做較大范圍移動。這些實驗結果說明隨時間變化的擾動場有利于粒子流和熱流在整個靶板上的均化，避免靶板局部過熱。

　　在這一結果的基礎上，課題組與美國DIII-D的研究團隊合作，進一步在DIII-D裝置上開展了低碰撞率下混合環向模數n旋轉磁擾動場的控制實驗。實驗發現在利用靜態擾動分量維持對邊界局域模抑制的同時，利用旋轉分量成功實現了對靶板上熱流和粒子流的均化控制。這些研究結果對于將來磁約束聚變裝置中，利用三維磁擾動控制靶板瞬態熱負荷的相關技術發展和物理理解具有重要的推動作用。