中國科學(xué)院等離子體物理研究所的團(tuán)隊(duì)及其來自美國、歐洲和日本等國的合作者寫道，利用磁場將自由移動的電子和氫離子組成的等離子體帶電氣體加熱至7000萬攝氏度，實(shí)現(xiàn)了等離子體更深處和等離子體邊緣的高能量限制，這一運(yùn)行具有里程碑式意義。

他們寫道，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，這種新模式在國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)的應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力。ITER是目前正在法國建設(shè)的世界上最大的聚變反應(yīng)堆。

領(lǐng)導(dǎo)ITER實(shí)驗(yàn)和等離子體操作的物理學(xué)家皮茨說：“EAST實(shí)驗(yàn)的意義在于，他們首次證明了托卡馬克等離子體可以持續(xù)和控制非常長的脈沖——超過1000秒，這與ITER長期目標(biāo)的長脈沖相似。對我們這樣在ITER的人來說，即使看到它在一個小得多的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了，也非常欣慰。”

該研究的合著者宋云濤說，超I模式的一個主要優(yōu)勢是它能夠減少等離子體邊緣的能量泄漏?！叭绻覀儼押司圩兎磻?yīng)比作閃電，我們的目標(biāo)是在磁籠中收集盡可能多的閃電，并以穩(wěn)定和持續(xù)的方式輸出能量，供人類使用。”

宋說:“在EAST上發(fā)現(xiàn)的新工作模式使我們能夠在不損壞磁籠的情況下收集更多的閃電，同時保持長時間的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行?！?/p>

像EAST和ITER這樣的托卡馬克是最有希望實(shí)現(xiàn)可控核聚變的途徑之一。然而，如何創(chuàng)造高性能等離子體，并將其限制在足夠長的時間內(nèi)以使氫結(jié)合產(chǎn)生凈能量(就像太陽發(fā)出光和熱一樣)仍然是一個挑戰(zhàn)。

合肥等離子體物理研究所的劉說，實(shí)際上，聚變科學(xué)家使用溫度和能量等操作參數(shù)(被稱為“模式”)來控制等離子體的狀態(tài)。

包括EAST在內(nèi)的大多數(shù)托卡馬克都在H模式下工作，也就是高限制模式。1982年，在德國的托卡馬克上首次發(fā)現(xiàn)了H模式，它在限制等離子體方面的效率至少是之前低限制模式的100倍，并且使像ITER這樣的大型反應(yīng)堆成為可能。

然而，H模式操作的一個主要缺點(diǎn)是可能導(dǎo)致等離子體邊緣的能量快速釋放并破壞周圍的材料。近年來，科學(xué)家們研究了I模式，在這種模式下，核聚變能通過一個更連續(xù)的過程釋放，從而防止破壞表面。

劉說，EAST團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，與I模式相比，他們的新模式極大地改善了等離子體核心和邊緣的能量限制，所以他們將其稱為超級I模。

皮茨指出，目前尚不清楚ITER是否可以在超級I模下運(yùn)行，因?yàn)檫@種模式只在EAST上出現(xiàn)過。不過他說，ITER計(jì)劃在類似于 EAST 實(shí)驗(yàn)的“高級場景”中運(yùn)行。

EAST是世界上第一個全超導(dǎo)托卡馬克裝置，也是同類裝置中第一個以1000秒尺度的脈沖長度運(yùn)行的托卡馬克。自2006年投入使用以來，該反應(yīng)堆已經(jīng)在內(nèi)部或與國際核聚變界進(jìn)行了數(shù)千次實(shí)驗(yàn)。

劉表示，“EAST已經(jīng)成為中外科學(xué)家在等離子體物理、聚變和其他相關(guān)主題上交流和合作的最重要的平臺之一”。他說，美國能源部將EAST確定為他們在磁約束聚變領(lǐng)域的頂級合作伙伴設(shè)施。