中美科學家在聚變研究上取得一項突破

中美貿易戰並沒有影響中國和美國科學家在核聚變研究上的合作。兩國物理學家在《Physical Review Letters》期刊上發表論文，報告解決了一個重大問題。中國超導托卡馬克裝置（EAST）團隊報告稱：在托卡馬克核聚變實驗裝置中，高約束等離子體的邊界區域會周期性地爆發出一種稱為邊界局域模（ELM）的不穩定性。

大幅度 ELM 類似太陽耀斑爆發，造成等離子體能量和粒子的瞬間釋放，噴射出強大的熱脈衝，侵蝕裝置的內壁，甚至導致材料的熔化，併產生大量雜質粒子污染聚變堆芯部等離子體，使得聚變堆難以長時間穩態運行。

在未來聚變堆上，需要將 ELM 帶來的瞬態熱負荷降低至少 20 倍，這是國際磁約束聚變界，特別是國際熱核聚變實驗堆 ITER 面臨的一個嚴峻挑戰，探索無 ELM 或具有小幅度 ELM 的高約束運行模式及其物理機制是磁約束聚變研究的一個重大科學前沿問題。

他們發展出了一種高性能穩態等離子體運行模式，並系統驗證了其與未來聚變堆若干運行條件的兼容性。研究負責人徐國盛表示，兩國科學家多年來合作密切，甚至還一起踢足球。貿易戰沒有產生任何影響。

圖1. EAST上伴隨Grassy ELM的高性能穩態行模式的實驗演示

圖2. BOUT 程序非線性模擬對比研究了常規大幅度ELM與Grassy ELM的台基動力學特徵，揭示出台基分布演化過程中剝離氣球模不穩定性邊界的移動是Grassy ELM形成的內在動力學機制。

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