Le 2 janvier, l'équipe de recherche scientifique de l'Institut de physique des plasmas de l'Institut des sciences physiques Hefei de l'Académie chinoise des sciences a annoncé que :Le dispositif expérimental de fusion nucléaire tokamak entièrement supraconducteur (EAST), connu sous le nom de « soleil artificiel », a confirmé expérimentalement l'existence de la zone sans densité du tokamak, a trouvé un moyen de franchir la limite de densité et a fourni une base physique importante pour le fonctionnement à haute densité du dispositif de fusion nucléaire à confinement magnétique.Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans la revue universitaire internationale « Science Advances ».
Diagramme schématique de l’expérience EAST haute densité. (Fourni par l'équipe de recherche scientifique)
Le dispositif tokamak est un dispositif en forme d'anneau qui utilise le confinement magnétique pour réaliser une fusion nucléaire contrôlée. C'est comme une « piste magnétique » en spirale qui verrouille le plasma à haute température pour atteindre l'objectif de la fusion nucléaire. La densité du plasma est l'un des paramètres clés des performances du tokamak et affecte directement la vitesse de réaction de fusion. Dans le passé, des chercheurs scientifiques ont découvert qu’il existe une limite à la densité du plasma. Une fois la limite atteinte, le plasma éclatera et échappera aux contraintes du champ magnétique, et une énorme énergie sera libérée vers la paroi interne de l'appareil, affectant le fonctionnement sûr de l'appareil. La communauté internationale de la fusion a découvert grâce à des recherches à long terme que le processus physique qui déclenche la limite de densité se produit dans la zone limite entre le plasma et la paroi interne de l'appareil, mais le mécanisme physique n'est pas très clair.
Les résultats expérimentaux EAST et les prédictions théoriques du PWSO se confirment mutuellement. (Fourni par l'équipe de recherche scientifique)
Cette fois, l'équipe de recherche scientifique de notre pays a développé le modèle théorique d'auto-organisation de l'interaction plasma-paroi limite (PWSO), a découvert le rôle clé de l'instabilité du rayonnement causée par les impuretés limites dans le déclenchement de la limite de densité et a révélé le mécanisme de déclenchement de la limite de densité. S'appuyant sur l'environnement d'exploitation des parois entièrement métalliques d'EAST, les chercheurs ont utilisé des méthodes telles que le chauffage par résonance cyclotron électronique et le démarrage coopératif de précharge pour réduire la pulvérisation d'impuretés limites, retardant ainsi activement l'apparition de la limite de densité et la rupture du plasma. En régulant les conditions physiques de la plaque cible, la pulvérisation physique dominée par les impuretés de tungstène dans la plaque cible est réduite, le plasma est contrôlé pour dépasser la limite de densité et le plasma est guidé vers une nouvelle zone sans densité. Les résultats expérimentaux sont très cohérents avec les prédictions théoriques du PWSO, confirmant pour la première fois l'existence de la zone sans densité de tokamak. Ce travail innovant fournit des indices importants pour comprendre la limite de densité et fournit une base physique importante pour l’exploitation à haute densité du tokamak.
Ce travail a été réalisé en collaboration avec l'Institut de physique des plasmas de l'Institut des sciences physiques de Hefei, l'Académie chinoise des sciences, l'Université des sciences et technologies de Huazhong, l'Université d'Aix-Marseille en France et d'autres unités, et a été soutenu par le projet spécial national de fusion par confinement magnétique.