Op 2 januari maakte het wetenschappelijk onderzoeksteam van het Instituut voor Plasmafysica, Hefei Instituut voor Fysische Wetenschappen, Chinese Academie van Wetenschappen bekend dat:Het volledig supergeleidende tokamak-kernfusie-experimenteel apparaat (EAST), bekend als de 'kunstmatige zon', bevestigde experimenteel het bestaan van de tokamak-dichtheidsvrije zone, vond een manier om de dichtheidslimiet te doorbreken en vormde een belangrijke fysieke basis voor de werking met hoge dichtheid van het kernfusie-apparaat met magnetische opsluiting.Relevante onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het internationale wetenschappelijke tijdschrift "Science Advances".
Schematisch diagram van EAST-experiment met hoge dichtheid. (Aangeleverd door het wetenschappelijk onderzoeksteam)
Het tokamak-apparaat is een ringvormig apparaat dat magnetische opsluiting gebruikt om gecontroleerde kernfusie te bereiken. Het is als een spiraalvormig ‘magnetisch circuit’ dat plasma op hoge temperatuur opsluit om het doel van kernfusie te bereiken. Plasmadichtheid is een van de belangrijkste parameters van de prestaties van tokamak en heeft een directe invloed op de fusiereactiesnelheid. In het verleden hebben wetenschappelijke onderzoekers ontdekt dat er een grens is aan de plasmadichtheid. Zodra de limiet is bereikt, zal het plasma barsten en ontsnappen aan de beperkingen van het magnetische veld, en zal er enorme energie vrijkomen in de binnenwand van het apparaat, wat de veilige werking van het apparaat beïnvloedt. De internationale fusiegemeenschap heeft door langdurig onderzoek ontdekt dat het fysieke proces dat de dichtheidslimiet veroorzaakt, plaatsvindt in het grensgebied tussen het plasma en de binnenwand van het apparaat, maar het fysieke mechanisme is niet erg duidelijk.
De experimentele resultaten van EAST en de theoretische voorspellingen van PWSO bevestigen elkaar wederzijds. (Aangeleverd door het wetenschappelijk onderzoeksteam)
Deze keer ontwikkelde het wetenschappelijke onderzoeksteam van ons land het theoretische model voor grensplasma-wandinteractie zelforganisatie (PWSO), ontdekte de sleutelrol van stralingsinstabiliteit veroorzaakt door grensonzuiverheden bij het activeren van de dichtheidslimiet, en onthulde het triggermechanisme van de dichtheidslimiet. Zich baserend op de volledig metalen wand van EAST, gebruikten onderzoekers methoden zoals elektronencyclotronresonantieverwarming en coöperatieve opstart vóór het laden om het sputteren van grensonzuiverheden te verminderen, waardoor het optreden van dichtheidslimieten en plasmabreuk actief werd vertraagd. Door de fysieke omstandigheden van de doelplaat te reguleren, wordt het fysieke sputteren, gedomineerd door wolfraamonzuiverheden in de doelplaat, verminderd, wordt het plasma gecontroleerd om de dichtheidslimiet te doorbreken, en wordt het plasma naar een nieuwe dichtheidsvrije zone geleid. De experimentele resultaten komen in hoge mate overeen met de theoretische voorspellingen van de PWSO en bevestigen voor de eerste keer het bestaan van de tokamakdichtheidsvrije zone. Dit innovatieve werk biedt belangrijke aanwijzingen voor het begrijpen van de dichtheidslimiet en biedt een belangrijke fysieke basis voor de werking van tokamak met hoge dichtheid.
Dit werk werd voltooid in samenwerking met het Instituut voor Plasmafysica van het Hefei Instituut voor Fysische Wetenschappen, de Chinese Academie van Wetenschappen, de Huazhong Universiteit voor Wetenschap en Technologie, de Universiteit van Aix-Marseille in Frankrijk en andere eenheden, en werd ondersteund door het National Magnetic Confinement Fusion Special Project.