科技日報訊 （記者吳長鋒）記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，該院的等離子體物理研究所EAST（全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置）團(tuán)隊(duì)孫有文研究員課題組，在EAST上利用三維旋轉(zhuǎn)磁擾動場控制偏濾器靶板熱負(fù)荷研究方面取得了新進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果日前發(fā)表在聚變領(lǐng)域期刊《核聚變》上。通過與美國通用原子能公司研究團(tuán)隊(duì)合作，課題組將這一結(jié)果在美國的DIII-D裝置上進(jìn)一步拓展到旋轉(zhuǎn)加混合擾動模式的磁擾動場研究，日前相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《等離子體物理學(xué)》上，并被第59屆美國物理學(xué)會等離子體會議作邀請報告。
偏濾器靶板熱負(fù)荷控制是未來磁約束聚變堆裝置如ITER（國際熱核聚變反應(yīng)堆計劃）面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。外加磁擾動場已被證實(shí)可以對邊界局域模實(shí)現(xiàn)弱化或抑制，從而有效緩解邊界局域模引起的瞬態(tài)強(qiáng)大熱負(fù)荷對偏濾器靶板的沖擊。與此同時，如何減弱三維場帶來的環(huán)向非對稱的局域靶板熱流累積效應(yīng)，仍然是這一研究領(lǐng)域的未解難題。
課題組通過采用環(huán)向旋轉(zhuǎn)的外加磁擾動場在EAST上開展邊界局域模控制實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)磁擾動期間靶板上的粒子流分布出現(xiàn)環(huán)向非對稱的分裂結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)隨著旋轉(zhuǎn)的磁擾動場沿靶板環(huán)向同步旋轉(zhuǎn)，證實(shí)了這一控制手段的有效性。通過磁擾動譜型掃描，發(fā)現(xiàn)在保持抑制效果的情況下，還可以將分裂結(jié)構(gòu)的局域粒子流分布沿靶板環(huán)向做較大范圍移動。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明隨時間變化的擾動場有利于粒子流和熱流在整個靶板上的均化，避免靶板局部過熱。
在這一結(jié)果的基礎(chǔ)上，課題組與美國DIII-D的研究團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)一步在DIII-D裝置上開展了低碰撞率下混合環(huán)向模數(shù)n旋轉(zhuǎn)磁擾動場的控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在利用靜態(tài)擾動分量維持對邊界局域模抑制的同時，利用旋轉(zhuǎn)分量成功實(shí)現(xiàn)了對靶板上熱流和粒子流的均化控制。這些研究結(jié)果對于將來磁約束聚變裝置中，利用三維磁擾動控制靶板瞬態(tài)熱負(fù)荷的相關(guān)技術(shù)發(fā)展和物理理解具有重要的推動作用。