في 2 يناير، أعلن فريق البحث العلمي من معهد فيزياء البلازما، معهد خفي للعلوم الفيزيائية، الأكاديمية الصينية للعلوم، أن:أكد جهاز توكاماك التجريبي للاندماج النووي فائق التوصيل (EAST)، والمعروف باسم "الشمس الاصطناعية"، تجريبيًا وجود منطقة توكاماك الخالية من الكثافة، ووجد طريقة لاختراق حد الكثافة، وقدم أساسًا فيزيائيًا مهمًا للتشغيل عالي الكثافة لجهاز الاندماج النووي بالحبس المغناطيسي.ونشرت نتائج البحوث ذات الصلة في المجلة الأكاديمية الدولية "Science Advances".
رسم تخطيطي لتجربة EAST عالية الكثافة. (مقدم من فريق البحث العلمي)
جهاز توكاماك هو جهاز على شكل حلقة يستخدم الحبس المغناطيسي لتحقيق الاندماج النووي المتحكم فيه. إنه يشبه "مضمار السباق المغناطيسي" الحلزوني الذي يحبس البلازما ذات درجة الحرارة العالية لتحقيق الاندماج النووي. تعد كثافة البلازما أحد العوامل الرئيسية لأداء التوكاماك وتؤثر بشكل مباشر على معدل تفاعل الاندماج. في الماضي، اكتشف الباحثون العلميون أن هناك حدًا لكثافة البلازما. وبمجرد وصولها إلى الحد الأقصى، ستنفجر البلازما وتهرب من قيود المجال المغناطيسي، وسيتم إطلاق طاقة هائلة إلى الجدار الداخلي للجهاز، مما يؤثر على التشغيل الآمن للجهاز. اكتشف مجتمع الاندماج الدولي من خلال أبحاث طويلة الأمد أن العملية الفيزيائية التي تؤدي إلى حد الكثافة تحدث في المنطقة الحدودية بين البلازما والجدار الداخلي للجهاز، لكن الآلية الفيزيائية ليست واضحة تمامًا.
تؤكد النتائج التجريبية لـ EAST والتنبؤات النظرية لـ PWSO بعضها البعض. (مقدم من فريق البحث العلمي)
هذه المرة، طور فريق البحث العلمي في بلدنا النموذج النظري للتنظيم الذاتي لتفاعل جدار البلازما الحدودي (PWSO)، واكتشف الدور الرئيسي لعدم الاستقرار الإشعاعي الناجم عن الشوائب الحدودية في تحفيز حد الكثافة، وكشف عن آلية تحفيز حد الكثافة. بالاعتماد على بيئة تشغيل الجدار المعدني بالكامل في EAST، استخدم الباحثون طرقًا مثل تسخين رنين السيكلوترون الإلكتروني وبدء التشغيل التعاوني قبل الشحن لتقليل تناثر الشوائب الحدودية، مما يؤخر بشكل فعال حدوث حد الكثافة وتمزق البلازما. من خلال تنظيم الظروف الفيزيائية للوحة المستهدفة، يتم تقليل الاخرق المادي الذي تهيمن عليه شوائب التنغستن في اللوحة المستهدفة، ويتم التحكم في البلازما لاختراق حد الكثافة، ويتم توجيه البلازما إلى منطقة خالية من الكثافة الجديدة. تتوافق النتائج التجريبية إلى حد كبير مع التنبؤات النظرية لـ PWSO، مما يؤكد لأول مرة وجود منطقة توكاماك الخالية من الكثافة. يوفر هذا العمل المبتكر أدلة مهمة لفهم حد الكثافة ويوفر أساسًا فيزيائيًا مهمًا لتشغيل توكاماك عالي الكثافة.
تم الانتهاء من هذا العمل بالتعاون مع معهد فيزياء البلازما التابع لمعهد هيفي للعلوم الفيزيائية، والأكاديمية الصينية للعلوم، وجامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا، وجامعة إيكس مرسيليا في فرنسا، وبدعم من المشروع الوطني الخاص بدمج الحبس المغناطيسي.