核聚变:EAST论文报告进入“密度自由区”,线平均密度达1.65倍Greenwald极限

2026年1月1日,《Science Advances》发表同行评审论文,报告在中国EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)上,通过ECRH(电子回旋共振加热)辅助欧姆启动,实现线平均电子密度达到Greenwald经验密度极限的1.3–1.65倍(论文同时给出EAST常规运行约0.8–1.0倍),并将相关放电归入等离子体-壁自组织(PWSO)理论预测的“密度自由区”工况。

论文把“密度极限”定义为放电崩塌前瞬间达到的最大线平均电子密度;其操作路径是提高启动前的预充/初始中性气体密度,并在启动阶段施加ECRH,同时使用密度反馈控制把放电推向高密度。论文给出代表性放电参数与测量定义,包括线平均密度由干涉仪测得;示例放电包含约2.5 T磁场、约250 kA等离子体电流、ECRH约600 kW等量级条件。

在机理解释上,论文将实验数据与PWSO理论的0D与1D模型进行定量比较,认为这些放电位于PWSO所述的“density-free basin”。论文指出,在EAST全金属壁、钨等高Z等离子体面对部件条件下,随着ECRH功率和/或预充压力提高,偏滤器靶板附近温度降低、平顶阶段可达密度极限上移;并提出这指向一种在不主动注入杂质的情况下,通过获得脱离(detachment)来显著抬升托卡马克可运行密度上限的可操作方案。

Science Advances(PMC全文):Jiaxing Liu 等,“Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST”,2026-01-01,DOI:10.1126/sciadv.adz3040。
EurekAlert
 
 
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