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2019-07-15
??中美貿(mào)易戰(zhàn)并沒(méi)有影響中國(guó)和美國(guó)科學(xué)家在核聚變研究上的合作。兩國(guó)物理學(xué)家在《Physical Review Letters》期刊上發(fā)表論文，報(bào)告解決了一個(gè)重大問(wèn)題。中國(guó)超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST）團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱：在托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置中，高約束等離子體的邊界區(qū)域會(huì)周期性地爆發(fā)出一種稱為邊界局域模（ELM）的不穩(wěn)定性。
大幅度 ELM 類似太陽(yáng)耀斑爆發(fā)，造成等離子體能量和粒子的瞬間釋放，噴射出強(qiáng)大的熱脈沖，侵蝕裝置的內(nèi)壁，甚至導(dǎo)致材料的熔化，并產(chǎn)生大量雜質(zhì)粒子污染聚變堆芯部等離子體，使得聚變堆難以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
在未來(lái)聚變堆上，需要將 ELM 帶來(lái)的瞬態(tài)熱負(fù)荷降低至少 20 倍，這是國(guó)際磁約束聚變界，特別是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆 ITER 面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，探索無(wú) ELM 或具有小幅度 ELM 的高約束運(yùn)行模式及其物理機(jī)制是磁約束聚變研究的一個(gè)重大科學(xué)前沿問(wèn)題。
他們發(fā)展出了一種高性能穩(wěn)態(tài)等離子體運(yùn)行模式，并系統(tǒng)驗(yàn)證了其與未來(lái)聚變堆若干運(yùn)行條件的兼容性。研究負(fù)責(zé)人徐國(guó)盛表示，兩國(guó)科學(xué)家多年來(lái)合作密切，甚至還一起踢足球。貿(mào)易戰(zhàn)沒(méi)有產(chǎn)生任何影響。
圖1. EAST上伴隨Grassy ELM的高性能穩(wěn)態(tài)行模式的實(shí)驗(yàn)演示
圖2. BOUT++程序非線性模擬對(duì)比研究了常規(guī)大幅度ELM與Grassy ELM的臺(tái)基動(dòng)力學(xué)特征，揭示出臺(tái)基分布演化過(guò)程中剝離氣球模不穩(wěn)定性邊界的移動(dòng)是Grassy ELM形成的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)機(jī)制。
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