合肥科技日报1月3日电（记者洪景璞、通讯员蔡启民）记者1月3日从中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所获悉，被誉为“人造太阳”的实验性全超导托卡马克（EAST）聚变装置取得了重要的物理实验成果。研究团队基于边界等离子体自组织和壁面相互作用理论，通过物理实验证实了托卡马克无密度区的存在。相关研究成果1日发表在国际学术期刊《Science Advances》上。
在未来的聚变反应堆中，聚变产量与燃料密度的平方成正比，因此高密度运行将是提高聚变能经济性的必然选择。 “密度极限”是20世纪末发现的纯粹经验校准。托卡马克装置的运行超过密度极限会导致等离子体击穿，瞬间向装置内壁释放大量能量，影响装置的安全运行。尽管国际聚变界改进了装置之间的经验校准，并在某些条件下实现了超密度限制行为，例如中心弹丸注入，但人们越来越清楚，导致密度限制的物理过程发生在边界区域，但其物理机制尚不清楚。
基于这个问题，科研团队开发了一种新的理论模型——等离子体-边界壁相互作用自组织（PWSO）理论模型。通过该模型，团队和研究人员发现了边界杂质引起的放射不稳定性在触发密度边界中的重要作用，解决了放射不稳定性的边界，揭示了密度边界的触发机制，并提出了密度边界的触发机制。规定了密度边界之外的无密度区。在实验中，研究人员利用EAST装置的全金属壁工作环境，采用电子回旋共振加热和协调预充电激活等方法，减少装置边界处的杂质喷洒，延迟达到密度极限和等离子体衰变的开始。研究人员还通过调整靶板的物理条件，减少了钨杂质对靶板造成的物理溅射，使得等离子体成功突破密度极限，顺利进入规划的无密度区。实验结果与PWSO的理论预测相符，首次证实了卡马克无密度区的存在。 【编辑：张令琪】
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