科技日?qǐng)?bào)訊 （記者吳長(zhǎng)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(dòng)場(chǎng)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(guò)與美國(guó)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(guó)的DIII-D裝置上進(jìn)一步拓展到旋轉(zhuǎn)加混合擾動(dòng)模式的磁擾動(dòng)場(chǎng)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(guó)物理學(xué)會(huì)等離子體會(huì)議作邀請(qǐng)報(bào)告。
偏濾器靶板熱負(fù)荷控制是未來(lái)磁約束聚變堆裝置如ITER（國(guó)際熱核聚變反應(yīng)堆計(jì)劃）面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。外加磁擾動(dòng)場(chǎng)已被證實(shí)可以對(duì)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(duì)偏濾器靶板的沖擊。與此同時(shí)，如何減弱三維場(chǎng)帶來(lái)的環(huán)向非對(duì)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(guò)采用環(huán)向旋轉(zhuǎn)的外加磁擾動(dòng)場(chǎng)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(dòng)期間靶板上的粒子流分布出現(xiàn)環(huán)向非對(duì)稱的分裂結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)隨著旋轉(zhuǎn)的磁擾動(dòng)場(chǎng)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(guò)磁擾動(dòng)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(dòng)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明隨時(shí)間變化的擾動(dòng)場(chǎng)有利于粒子流和熱流在整個(gè)靶板上的均化，避免靶板局部過(guò)熱。
在這一結(jié)果的基礎(chǔ)上，課題組與美國(guó)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(dòng)場(chǎng)的控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在利用靜態(tài)擾動(dòng)分量維持對(duì)邊界局域模抑制的同時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)分量成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)靶板上熱流和粒子流的均化控制。這些研究結(jié)果對(duì)于將來(lái)磁約束聚變裝置中，利用三維磁擾動(dòng)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(dòng)作用。