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总结

2026年1月1日《Science Advances》发表同行评审论文称,中国EAST托卡马克在ECRH辅助欧姆启动,并通过提高启动前预充/初始中性气体密度与密度反馈控制下,将放电崩塌前瞬间的最大线平均电子密度推至Greenwald经验密度极限的1.3–1.65倍(常规运行约0.8–1.0倍)。论文将相关放电归入PWSO理论预测的“密度自由区”,并指出在全金属钨壁条件下,随ECRH功率和/或预充压力提高可促使偏滤器附近温度降低、平顶阶段密度极限上移,提示无需主动注入杂质也可能通过获得脱离来抬升托卡马克可运行密度上限。

正文

核聚变:EAST论文报告进入"密度自由区",线平均密度达1.65倍Greenwald极限 2026年1月1日,《Science Advances》发表同行评审论文,报告在中国EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)上,通过ECRH(电子回旋共振加热)辅助欧姆启动,实现线平均电子密度达到Greenwald经验密度极限的1.3-1.65倍(论文同时给出EAST常规运行约0.8-1.0倍),并将相关放电归入等离子体-壁自组织(PWSO)理论预测的"密度自由区"工况。 论文把"密度极限"定义为放电崩塌前瞬间达到的最大线平均电子密度;其操作路径是提高启动前的预充/初始中性气体密度,并在启动阶段施加ECRH,同时使用密度反馈控制把放电推向高密度。论文给出代表性放电参数与测量定义,包括线平均密度由干涉仪测得;示例放电包含约2.5 T磁场、约250 kA等离子体电流、ECRH约600 kW等量级条件。 在机理解释上,论文将实验数据与PWSO理论的0D与1D模型进行定量比较,认为这些放电位于PWSO所述的"density-free basin"。论文指出,在EAST全金属壁、钨等高Z等离子体面对部件条件下,随着ECRH功率和/或预充压力提高,偏滤器靶板附近温度降低、平顶阶段可达密度极限上移;并提出这指向一种在不主动注入杂质的情况下,通过获得脱离(detachment)来显著抬升托卡马克可运行密度上限的可操作方案。 Science Advances(PMC全文):Jiaxing Liu 等,"Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST",2026-01-01,DOI:10.1126/sciadv.adz3040。 EurekAlert PubMed Central (PMC) Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST High plasma density operation is crucial for a tokamak to achieve energy breakeven and burning plasma. However, there is often an empirical upper limit of electron density in tokamak operation, namely, the Greenwald density limit nG, above which ...
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