据广东省科学技术厅消息，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究团队，在全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST，即“人造太阳”）的物理实验中取得重要突破。团队基于自主发展的边界等离子体与壁相互作用自组织（PWSO）理论模型，首次通过实验证实了托卡马克密度自由区的存在，为未来聚变堆实现安全、高效的高密度运行提供了关键理论依据和实验验证。相关成果已于1月1日发表于国际学术期刊《科学进展》。

高密度运行是提升未来聚变堆经济性的关键，但传统认知中存在一个“密度极限”，超过此极限可能导致等离子体破裂，威胁装置安全。国际学界虽已通过实验在某些条件下实现超极限运行，并明确相关过程发生于边界区域，但其背后的物理机制一直不甚清晰。

此次突破的核心在于研究团队发展的PWSO理论模型。该模型揭示了边界杂质引发的辐射不稳定性是触发密度极限的关键机制，并成功预测了在密度极限之外，存在一个可以稳定运行的“密度自由区”。

在EAST装置的全金属壁环境中，研究团队通过一系列创新方法验证了这一理论：

1. 利用电子回旋共振加热与预充气协同启动，有效减少了装置边界的杂质溅射，从而延迟了密度极限的到来和等离子体破裂的发生。

2. 通过精准调控靶板的物理条件，降低了靶板材料（钨）杂质造成的物理溅射。

最终，实验成功使等离子体平稳突破传统密度极限，进入了理论预测的密度自由区，且实验结果与PWSO理论预测高度吻合。

这项研究不仅首次实验证实了密度自由区的存在，更从根本上解析了密度极限的触发机理，为实现聚变装置长时间、高密度、安全运行指明了新的技术路径。