東方超環(huán)2012年度實驗創(chuàng)兩項世界記錄
東方超環(huán)（EAST）超導托卡馬克2012年物理實驗順利結束。在長達四個多月的實驗期間，科學家們利用低雜波和離子回旋射頻波，實現(xiàn)多種模式的高約束等離子體、長脈沖高約束放電，獲得多項重大成果，創(chuàng)造了兩項托卡馬克運行的世界記錄：獲得超過400秒的兩千萬度高參數(shù)偏濾器等離子體;獲得穩(wěn)定重復超過30秒的高約束等離子體放電。這分別是上zui長時間的高溫偏濾器等離子體放電、zui長時間的高約束等離子體放電，標志著我國在穩(wěn)態(tài)高約束等離子體研究方面走在前列。
高參數(shù)、高約束模式偏濾器等離子體是未來聚變托克馬克放電的zui基本的運行方式。我國參加的zui大科學合作項目——熱核聚變實驗堆（ITER）首要目標是實現(xiàn)400秒的高約束等離子體，但實現(xiàn)該科學目標尚面臨眾多科學和技術（物理和工程）上的挑戰(zhàn)。目前，上大部分托卡馬克的偏濾器等離子體持續(xù)時間均在20秒以下，歐盟和日本科學家曾獲得zui長為60秒的高參數(shù)偏濾器等離子體。本次實驗，我國科學家針對未來ITER 400秒高參數(shù)運行的一些關鍵科學技術問題，如等離子體控制、全超導磁體安全運行、有效加熱與驅(qū)動、等離子體與壁材料相互作用等，開展了全面的實驗研究，獲得了411秒的中心等離子體密度約2*1019m-3、中心電子溫度大于兩千萬度的高溫等離子體。
高約束等離子體放電是未來磁約束聚變堆的一種先進運行方式。從上世紀八十年代以來，世界上眾多托卡馬克都在探尋各種方式實現(xiàn)高約束放電，并不斷嘗試延長高約束放電時間。長期以來，實現(xiàn)長時間高約束放電一直是聚變界追求的目標和挑戰(zhàn)極大的前沿課題。目前正在運行的托克馬克的高約束放電時間大都在10秒以下。2003年，日本JT-60U裝置（已退役）曾利用強流中性束加熱實現(xiàn)一次28秒的高約束等離子體放電，這是目前放電時間zui長的一次。在本輪EAST實驗中，我國科學家利用低雜波與射頻波協(xié)同方法，在低再循環(huán)條件下實現(xiàn)了穩(wěn)定重復的超過32秒的高約束等離子體放電。我國科學家所用的方法*、經(jīng)濟、有效，為未來熱核聚變實驗堆（ITER）提供了一條實現(xiàn)高約束放電的新途徑。
東方超環(huán)（EAST）是由國家發(fā)改委立項的“九五”國家大科學工程，是由我國科學家獨立設計建造的世界*全超導托克馬克，于2007年建成并開始科學實驗。在國家科技部（ITER專項）、基金委、中科院等部門的支持下，科學實驗不斷深入，近年來已吸引大批國外科學家來華開展科學實驗，美國能源部已將EAST列為未來美國磁約束聚變合作的裝置。自今年2月開始本輪EAST科學實驗以來，超過100位的國外科學家來華開展廣泛的合作研究。實驗中，國內(nèi)外科學家們圍繞高參數(shù)長脈沖等離子體相關科學技術問題開展了大量的科學實驗，取得了一系列新結果和大量的科學實驗數(shù)據(jù)，為未來更高參數(shù)的長脈沖物理實驗奠定了很好的基礎。
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