实现高性能等离子体稳态运行是未来聚变堆必须要解决的关键科学问题。近期,中科院合肥研究院等离子体所核聚变大科学团队发挥体系化建制化优势,取得了系列原创性的前沿物理基础研究成果。1月7日,国际学术期刊《科学·进展》(Science Advances)发表了核聚变大科学团队在高能量约束先进模式等离子体运行方面取得的重要成果。
托卡马克先进运行模式是当前磁约束核聚变研究的热点之一。核聚变大科学团队在托卡马克装置等离子体物理实验研究中发现并证明了一种新的高能量约束和自组织模式,即超级I模(Super I-mode)。其特点是等离子体中心的电子内部输运垒和等离子体边界的I模共存,从而大幅度提高了能量约束。该先进模式具有芯部无杂质积累,便于聚变反应生成物排出,维持平稳温度台基等优点,并实现了芯部高约束与无边界密度台基及边界不稳定性的兼容,使得等离子体与壁相互作用同长时间尺度上的高性能等离子体运行方面的优势能够比较好地结合起来。这种无需通过外部控制来确保等离子体稳态运行的高能量约束模式,可应用于国际热核聚变实验堆长脉冲运行,对于未来聚变堆运行具有重要意义。(图1.图2)
日前,核聚变大科学团队还首次证明了托卡马克等离子体中存在湍流驱动的电流成份,是保持高电子温度稳定运行的关键物理机制。借助湍流回旋动理学模拟计算证实了实验中观察到的湍流是电子温度梯度模,其产生的剩余协强可驱动这一电流。湍流驱动的电流和压强梯度共同驱动内扭曲模,形成湍流-湍动电流-内扭曲模自我调节系统,从而维持芯部电子温度梯度稳定。相关研究成果日前发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。(图3)
(资料图)
此外,核聚变大科学团队在托卡马克装置中外联合实验中利用封闭偏滤器下的杂质注入脱靶控制,以及高极向比压运行模式下双输运垒带来的约束增强,实现了高比压高参数芯部等离子体与偏滤器全脱靶状态的有效兼容集成。结合理论模拟揭示了偏滤器脱靶、边界输运垒和内部输运垒三者之间相互作用的物理机制。脱靶引起的双输运垒的自组织协同作用,改善了芯部与边界的兼容性,带来了能量约束的净增益。相关研究成果之前发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上。(图4)
核聚变大科学团队贯彻落实“基础研究十条”,通过发挥建制化、多学科、大平台的特点,结合开放共享的国际交流与合作,凝聚优势资源,组织开展体系化的等离子体物理实验基础研究。在引领核聚变前沿技术发展的基础研究深耕探索,发现系列新的物理现象,揭示和验证了其中的相关物理机制,特别是在高性能稳态长脉冲等离子体运行模式方面开展的研究,为聚变堆建设和运行奠定坚实的基础。
等离子体所核聚变大科学团队及国内外合作者在高能量约束先进模式、湍流驱动等离子体电流、偏滤器脱靶与高约束等离子体兼容集成等方面取得的系列重要成果,得益于与中国科学技术大学、法国原子能委员会、美国通用原子能公司、麻省理工学院、普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校、橡树岭联合大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室等国内外核聚变研究机构开展的密切交流与合作。
相关工作得到中科院、科技部、基金委等单位及项目的资助,以及安徽省、合肥市、合肥综合性国家科学中心的大力支持。
图1.长脉冲放电
0.33MA等离子体电流IP和平均密度(A),辐射功率Prad和辅助加热功率1.65MW(B)
离子饱和电流js以及靶板打击点SP1和SP2(C),偏滤器热通量峰值qt(D)
图2.聚变三乘积 (密度×温度×能量约束时间) 和等离子放电时间的图表
不同兆安电流和兆瓦功率等级托卡马克之间的比较
图3.湍流驱动的电流与自举电流动力学特征
图4.偏滤器全脱靶与着靶状态等离子体辐射的二维分布对比
上一篇:“阳康”旅客返乡路 天天报道
下一篇:最后一页
凡本网注明“XXX(非现代青年网)提供”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和其真实性负责。
原标题:交响乐将在广州的公园响起羊城晚报讯记者马思泳、通讯员林园轩报道:当广州交响乐团的名家音乐走进公园,会擦出什么火花?1月16日,广
2023-01-17 10:35
原标题:亚洲首展!“从波提切利到梵高:英国国家美术馆珍藏展”开幕经过两年多精心筹备,上海博物馆“对话世界”文物艺术大展系列的第二个展
2023-01-17 10:34
原标题:首届央华·保利剧场戏剧节带来五部十场大戏市集沙龙余味悠长中新网北京1月16日电(记者应妮)伴着“我同你,我们可以飞,飞到一个真正干
2023-01-17 09:51
原标题:加拿大多伦多将上演“欢乐春节”海外新年戏曲晚会中新网多伦多1月16日电加拿大中国戏曲艺术协会主办的2023年“欢乐春节”海外新年戏曲
2023-01-17 09:49
原标题:《少年歌行》成开年首部“小黑马”,导演、总编剧等主创谈创新:(引题)少年感是“新武侠”的内核(主题)羊城晚报记者胡广欣优酷独
2023-01-17 09:49
原标题:“国子文脉——历代进士文化艺术联展”亮相故宫博物院中新网北京1月16日电(记者应妮)“国子文脉——历代进士文化艺术联展”16日在故宫
2023-01-17 09:53
原标题:聚焦父子情电影《父亲的味道》亮相平遥国际电影展中新网晋中1月16日电(记者胡健)“我30岁那年,看了贾樟柯导演的电影,从那时候起,心
2023-01-17 09:35
原标题:文旅部门恢复受理和审批涉港澳台营业性演出新华社北京1月16日电(记者徐壮)文化和旅游部市场管理司16日发出通知决定,自2023年2月16
2023-01-17 08:44
原标题:用心用情新意频现!《2023年春节联欢晚会》完成第四次彩排在“欢乐吉祥、喜气洋洋”的主基调中,1月16日,中央广播电视总台《2023年春
2023-01-17 08:37
原标题:春天我想对你说丨载歌载舞迎春天春节要来,怎么能少了歌舞。在四川羌族地区,村里正在组织一场群众联欢活动。坐上出租车,边聊天边向
2023-01-17 08:51
原标题:179件文物午门讲述“国子文脉”北京日报讯(记者刘冕)黄庭坚草书杜甫寄贺兰铦诗页、范仲淹楷书道服赞卷、于谦行书题图赞页……故宫博
2023-01-17 08:52
原标题:刘慈欣科幻小说《三体》搬上荧屏根据作家刘慈欣同名科幻小说改编的电视剧《三体》1月15日开播。该剧由张鲁一、于和伟、陈瑾、王子文、
2023-01-17 05:37
原标题:第六届平遥国际电影展将于1月14日至19日举办第六届平遥国际电影展将于1月14日至19日在山西平遥古城举办。来自中国、法国、意大利、葡
2023-01-17 05:33
原标题:迎新春过大年北京推出200余项文博展览活动记者15日从北京市文物局获悉,自1月14日起至春节期间,北京陆续推出200余项文博展览活动,迎
2023-01-16 18:55
原标题:港剧《轻·功》聚焦“武行”(引题)主演黎耀祥:轻功是自在的人生态度(主题)华西都市报-封面新闻记者徐语杨2010年,香港电视剧《巾
2023-01-16 16:44
原标题:《月歌行》中洛宁仙子惹人爱(主题)郑合惠子:不断更新角色履历表(副题)华西都市报-封面新闻记者李雨心梳着简洁素雅的发髻,衣袂飞
2023-01-16 16:56
原标题:谢灶、开油镬、蒸糕、洗邋遢、贴挥春辞旧迎新每天都有不同安排(引题)广州人过年的仪式感从“小年”开始(主题)莫斯其格“岁月不肯
2023-01-16 15:48
原标题:《福尔摩斯探案全集》用文言文读什么体验广州日报讯(全媒体记者吴波)用文言文读经典侦探小说《福尔摩斯探案全集》是种怎样的体验?
2023-01-16 15:55
原标题:国家大剧院新春演出盛宴将启中新网北京1月16日电(记者高凯)记者16日从国家大剧院获悉,在农历新年即将到来之际,国家大剧院由20台精品
2023-01-16 15:35
原标题:张艺谋春节档电影《满江红》曝“大甥小舅”特辑张艺谋执导的春节档电影《满江红》发布“大甥小舅”特辑,效用兵张大(沈腾饰)与亲兵
2023-01-16 15:39
原标题:《雨后望月》:可能藏着李白的初恋故事马睿《雨后望月》是唐代诗人李白创作的一首五言律诗。这首诗写雨后夜月升起时的景观,紧扣“望
2023-01-16 15:42
原标题:《众创英雄汇》第四季收官:聚焦创业前沿,呈现奋斗群像工人日报—中工网记者赵亮当下,创业群体和创业模式均呈现出多元化趋势,推动
2023-01-16 14:36
原标题:总台2023网络春晚播出获赞,科技感、年轻态、时尚化成为独特风格工人日报—中工网记者赵亮2023年1月14日小年夜,总台2023网络春晚在央
2023-01-16 14:40
原标题:《纵有疾风起》另有一个编外“选角导演”?(引题)导演费振翔:大家都愿意和靳东合作(主题)羊城晚报记者龚卫锋中年人经历苦难后逆
2023-01-16 14:32
原标题:《流浪地球2》特辑揭内幕(引题)太空电梯首次在中国科幻片中亮相(主题)羊城晚报记者李丽《流浪地球2》中,太空电梯将首次在华语科
2023-01-16 14:49