据合肥发改消息，近日，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宣布，依托全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），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。该成果为未来磁约束核聚变装置实现高密度运行提供了关键物理依据，相关研究已发表于国际学术期刊《科学进展》。

托卡马克装置是实现受控核聚变的关键设备，其等离子体密度直接影响聚变反应速率。长期以来，等离子体密度存在一个难以逾越的极限，一旦超过，将导致等离子体破裂并危及装置安全，其触发机理一直是国际聚变界的未解难题。

此次突破基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。研究揭示了边界杂质引起的辐射不稳定性是触发密度极限的关键机制。在EAST全金属壁运行环境下，团队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，延迟了密度极限和等离子体破裂的发生。进一步通过调控靶板物理条件，控制等离子体成功突破原有密度极限，进入了新的密度自由区。实验结果与PWSO理论预测高度吻合，首次实验证实了密度自由区的存在。

该研究工作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。