克雷西 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 中国"人造太阳"，又有新突破！ 华中科技大学朱平教授和中科院合肥研究院严宁副教授共同领导的托卡马克实验装置研究，登上了Science子刊。 这项研究验证了了边界等离子体与壁相互作用自组织（PWSO）理论模型，从实验上确认了托卡马克运行中长期存在的密度极限背后机理。 该发现证实了托卡马克中 密度自由区 （density-free regime）的存在，成功 突破密度极限 ，为聚变点火提供了新的路径。 密度极限，聚变效率的天堑 在"人造太阳"，即磁约束核聚变的研究过程中，科学家们始终面临着一个核心物理难题——如何在维持等离子体宏观稳定的前提下，大幅提升 其粒子密度。 这是因为根据衡量核聚变能否发生点火及实现能量净增益的"劳森判据"（Lawson Criterion）， 聚变反应的发生条件取决于等离子体密度、 温度以及能量约束时间的乘积 。 这是由核聚变反应最基础的二体碰撞物理机制决定的。由于聚变反应发生的前提是两个原子核在极高速度下发生"迎头相撞"并克服库仑斥力， 其反应发生的概率本质上取决于单位体积内参与碰撞的粒子数的乘积。 这意味着， 聚变输出功率密度与 ...

EAST实验结果与PWSO理论预测相互印证。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所 供图 2日，记者从中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所获悉，被称为"人造太阳"的全超 导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在物理实验中取得重要成果。该研究团队基于边界等离子体与壁 相互作用自组织理论，通过物理实验证实了托卡马克密度自由区的存在。相关研究成果已于1月1日发表 于国际学术期刊《科学进展》。 对于未来聚变堆，聚变功率与燃料密度的平方成正比，因此高密度运行是提高聚变能经济性的必然 选择。"密度极限"是20世纪末发现的纯经验定标，超过密度极限的托卡马克运行将引发等离子体破裂， 巨大能量会瞬间释放到装置内壁，影响装置的安全运行。虽然国际聚变界通过完善跨装置经验定标，并 在芯部弹丸注入等特定条件下获得了超密度极限运行，逐步明确触发密度极限的物理过程发生于边界区 域，但是对其中的物理机制并不十分清楚。 基于这一问题，科研团队发展了一种新的理论模型——边界等离子体与壁相互作用自组织 （PWSO）理论模型。通过这个模型，团队发现了边界杂质引发的辐射不稳定性在触发密度极限时的关 键作用，解析出了辐射不稳定性的边界， ...