近日，新奧球形環(huán)聚變實驗裝置“玄龍-50U”實現(xiàn)全球首次氫硼等離子體高約束模（H模）放電。在該模式下，等離子體電子密度、電子溫度較低約束模（L模）提升1倍，等離子體儲能和能量約束時間提升約1.5倍。數(shù)據(jù)表明，高約束模的“三乘積”（密度、溫度、能量約束時間的乘積）較低約束模提升約10倍。這標(biāo)志著新奧“玄龍-50U”聚變裝置的加熱、控制能力躍升至國際先進(jìn)水平，為下一步即將開展的氫硼聚變反應(yīng)驗證奠定了基礎(chǔ)。
高約束模基于其卓越的約束性能，被認(rèn)定為國際熱核聚變實驗堆（ITER）及未來商用聚變堆的基準(zhǔn)運行模式。與常規(guī)的低約束模相比，其核心優(yōu)勢在于等離子體邊界會自發(fā)形成一道能量輸運壁壘，能夠大幅減少等離子體能量、粒子流失，使等離子體密度、溫度及能量約束時間顯著提升，為聚變反應(yīng)創(chuàng)造更優(yōu)條件。
氫硼聚變路線因其反應(yīng)無中子、燃料豐富易得低成本等獨特優(yōu)勢，被業(yè)界視為最具商業(yè)化潛力的聚變技術(shù)方向之一，但也面臨著發(fā)生聚變反應(yīng)需要更高“三乘積”的難度挑戰(zhàn)。
此次新奧“玄龍-50U”實驗中采用30%的乙硼烷和70%的氫氣作為工作氣體，同時注入硼粉，等離子體中硼含量約為10%，證實了氫硼等離子體和高約束模的兼容性，成功實現(xiàn)穩(wěn)定可重復(fù)的氫硼等離子體高約束模放電，為氫硼聚變反應(yīng)破解高“三乘積”的挑戰(zhàn)提供了有效應(yīng)對方案。同時這次放電積累了關(guān)鍵的實驗數(shù)據(jù)，為新奧下一代氫硼聚變實驗裝置“和龍-2”的研發(fā)以及ITER第一階段實時硼化的高約束模研發(fā)提供了直接實驗數(shù)據(jù)支持。
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