近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院聚变产业应用研究中心与中科院等离子体物理研究所EAST团队合作，在EAST中H模放电条件下SMBI加料密度爬升实验中台基动力学演化研究方面取得新进展，相关研究成果“Pedestal dynamics and turbulence in H-mode density ramp-up experiment on EAST”发表在国际著名期刊《Nuclear Fusion》杂志上。论文第一作者为能源研究院聚变产业应用研究中心钟富彬博士，通讯作者为中科院等离子体所高翔研究员和张涛副研究员。

对于未来聚变堆装置，为了获得高的聚变功率增益以及经济上的可行性，需要在高密度等离子体区间放电运行，比如国际热核聚变实验堆（ITER），将运行在Greenwald密度极限附近。然而，在目前国际上主流的托卡马克装置中大部分H模边界加料密度扫描实验结果表明，通过充气加料（gas puff或SMBI），随着密度的增加，等离子体约束水平将逐渐下降，并观察到I类ELM将逐渐转变成III类ELM，当密度接近Greenwald密度极限附近时，将发生H-L转换，伴随着等离子体储能大幅度下降。理解充气加料对台基结构稳定性及其演化特征，对未来聚变堆加料及其获得高参数等离子体运行具有重要参考意义。因此，研究团队在EAST全超导托卡马克上开展了SMBI加料密度爬升实验，结果表明，在低密度条件下（归一化密度<ne>/nGW小于0.68），台基压强和ELM频率随密度变化不大，随着密度的不断增加，ELM频率增加，台基压强和等离子体储能逐渐下降。研究发现，高密度条件下台基压强的降低与台基的稳定性相关，随着密度的增加，台基碰撞率逐渐增强，此时电阻效应将起到重要作用，不可忽略，剥离气球模将变得更加不稳定。此外，还观察到在高密度下，台基区准相干模在ELM爆发前突然消失，导致形成一个更加陡峭更加窄的台基，此时ELM频率进一步升高，台基压强进一步下降。

相关研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1088/1741-4326/ad8666

图1. 等离子体基本放电参数