据合肥发布消息，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队于1月2日宣布，在有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）上，实验证实了托卡马克密度自由区的存在，找到了突破密度极限的方法。该成果为磁约束核聚变装置实现高密度运行提供了重要的物理依据，相关研究已发表于国际学术期刊《科学进展》。

托卡马克装置是利用磁约束实现受控核聚变的环形装置，其等离子体密度是影响聚变反应速率的关键参数。长期以来，国际聚变界面临一个难题：等离子体密度存在极限，一旦达到该极限，等离子体会发生破裂并逃脱磁场约束，威胁装置安全运行，但对其触发机理并不完全清楚。

此次突破的核心在于我国科研团队发展的边界等离子体与壁相互作用自组织（PWSO）理论模型。该模型揭示了边界杂质引起的辐射不稳定性在触发密度极限中的关键作用。基于这一理论，研究团队依托EAST全金属壁的运行环境，通过电子回旋共振加热和预充气协同启动等方法，有效降低了边界杂质溅射，主动延迟了密度极限和等离子体破裂的发生。

通过进一步调控靶板的物理条件，团队降低了靶板钨杂质主导的物理溅射，成功引导等离子体突破原有密度极限，进入了一个新的、稳定的“密度自由区”。实验结果表明，实际观测与PWSO理论预测高度吻合，从而首次实验证实了密度自由区的存在。

这项创新性工作不仅为理解密度极限的物理机制提供了重要线索，也为未来托卡马克装置实现更高性能、更稳定的高密度运行奠定了坚实的物理基础。该研究由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所、华中科技大学、法国艾克斯-马赛大学等单位协作完成，并得到了国家磁约束聚变专项的支持。