中国EAST实现分钟级稳定聚变等离子体

中国研究人员首次在金属壁托卡马克中演示了一种稳定的高性能聚变等离子体运行模式，并将其维持在分钟级时间尺度上。这一成果攻克了从实验室研究走向实用聚变能源过程中最棘手的若干工程难题。相关研究于2026年3月发表在《物理评论快报》上，标志着数十年来推动可控核聚变走向实用化的努力取得了新的进展。

EurekAlert!：研究人员展示新型集成等离子体运行模式

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全新等离子体运行模式

该研究团队由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的徐国盛教授领衔，在被称为中国“人造太阳”的实验性先进超导托卡马克装置（EAST）上取得了这一成果。研究人员通过实时精确控制轻杂质气体的注入，创造出他们所命名的“偏滤器脱靶与湍流主导基台”（DTP）运行模式。

在托卡马克装置中，核心难题之一是如何管理等离子体对偏滤器靶板施加的极端热负荷——偏滤器是专门用于排出废热的关键部件。杂质气体可通过“脱靶”过程降低热负荷，但过度冷却会破坏等离子体边界的稳定性。与此同时，托卡马克赖以实现高效运行的高约束模式（H模）容易产生被称为“边界局域模”（ELM）的突发性能量爆发，可能对反应堆壁造成损伤。EurekAlert!

DTP模式同时攻克了上述两大难题。研究人员通过精细调控氮气注入量，实现了偏滤器的部分脱靶——从而降低了靶板热通量——同时彻底抑制了ELM，并实际提升了基台区电子温度，进而改善了整体能量约束性能。封闭式偏滤器的几何构型将中性粒子束缚在内，增强了等离子体边界处的温度梯度，进而激发了微观湍流，使其自然地调节压力积累，从而从根本上阻止了ELM的形成。

为什么这很重要

在分钟量级上维持这一集成运行场景意义重大，因为未来的聚变电站——包括正在法国建造的国际实验堆ITER——需要持续运行的时间远比当前大多数实验中短暂的脉冲长得多。研究人员指出，DTP运行模式有望从根本上解决一个长期难题：如何在有效管理偏滤器热负荷的同时，实现高效的等离子体约束。

这一成果建立在EAST近期一系列重要进展的基础之上：2026年1月发表于《科学进展》的实验突破了格林瓦尔德密度极限，另有一项研究报告于《PRX Energy》，展示了利用微小三维磁扰动实现新约束模式的成果。这些里程碑式的进展共同表明，从实验性托卡马克装置走向真正可用的聚变反应堆，尽管道路依然漫长，但已愈发清晰可期。