美国能源部2017年聚变能科学亮点报道EAST/DIII-D联合实验托卡马克高约束高比压稳态运行模式的发展
时间 : 2018-01-05     

美国能源部1219日公布了2017年聚变能科学亮点——“New Physics Understanding Provides Attractive Path for Developing Fusion Energy via a Steady-State Tokamak”。这来自于等离子体所龚先祖研究员和美国通用原子公司Andrea Garofalo博士共同领导的EAST/DIII-D联合实验研究,这也是中国磁约束聚变科学家们的相关成果首次被美国能源部官方媒体报道。

如何在低环向旋转下实现并维持高约束稳态运行模式是未来基于托卡马克的聚变实验堆(如ITERCFTER)的科学难题之一。在EAST/DIII-D的联合实验中,由中美科学家组成的联合研究团队在DIII-D实验装置上发现了一种新的高约束等离子体维持机制,能够通过等离子体中较大的Shafranov位移及其带来的磁剪切抑制湍流,成功验证了低等离子体旋转的高约束稳态运行模式(H981.5fNI ~100%),在这种新的高比压稳态等离子体运行模式中远离磁轴的径向位置形成很强的内部输运垒(ITB @ rho ~ 0.6 - 0.7)。联合实验团队进一步从理论模拟和实验上系统地分析了环向旋转、等离子体压强和电流剖面对湍流抑制的机理。最近,实验通过反剪切的电流分布优化在q95 ~ 6.0和环向旋转接近于零的条件下首次实现了H98 ~1.75的高极向比压运行,数值模拟可外推高极向比压运行模式到ITERCFETR的稳态运行并维持高约束模式。

EAST/DIII-D联合实验研究的最终目标是在EAST上应用和发展DIII-D的先进高性能运行模式原型,并演示真正稳态高参数长脉冲运行。联合团队成员钱金平、Andrea Garofalo、黄娟、任启龙、潘成康和丁斯晔等分别在2015APS-DPP2016TTF2016IAEA FEC2016APS-DPP2017EPS2017APS-DPP等国际会议上报道了相关研究进展,研究结果分别发表在Nuclear FusionPlasma Physics and Controlled FusionPhysics of Plasmas等期刊上。[1] J.P. Qian, et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 056008[2] S. Ding, et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 022016[3] S. Ding, et al., Phys. Plasmas 24, (2017) 056114[4]A.M. Garofalo et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 07603[5]C. Pan, et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 036018[6]J. McClenaghan et al., Nucl. Fusion 57 (2017)116019[7]Q. Ren et al., Phys. Plasmas 23, (2016) 062511[8]A.M. Garofalo et al., Nucl. Fusion 55 (2015) 123025

  相关链接:https://science.energy.gov/fes/highlights/2017/fes-2017-11-a/ 

   

  美国能源部2017年聚变能科学亮点报道EAST/DIII-D联合实验托卡马克高约束高比压稳态运行模式的发展