中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)在核聚變研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。其主導(dǎo)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了托卡馬克密度自由區(qū)的客觀存在，并成功探索出突破密度極限的技術(shù)路徑。這一發(fā)現(xiàn)為磁約束核聚變裝置實(shí)現(xiàn)高密度穩(wěn)定運(yùn)行提供了關(guān)鍵理論支撐，相關(guān)成果已發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性構(gòu)建的邊界等離子體與壁相互作用自組織理論模型（PWSO）成為突破核心。該模型通過系統(tǒng)分析等離子體與實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)壁的動(dòng)態(tài)交互過程，首次從理論層面預(yù)測了密度極限之外的自由區(qū)域存在。實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)基于這一理論框架，通過精準(zhǔn)調(diào)控靶板材料特性與等離子體參數(shù)，成功引導(dǎo)等離子體突破傳統(tǒng)密度極限，進(jìn)入理論預(yù)測的密度自由區(qū)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型的吻合度超過95%，為密度自由區(qū)的存在提供了直接證據(jù)。

此次突破具有雙重意義：既驗(yàn)證了PWSO理論模型的可靠性，又為核聚變裝置設(shè)計(jì)提供了新思路。傳統(tǒng)托卡馬克裝置在運(yùn)行過程中常因密度過高導(dǎo)致等離子體失控，而密度自由區(qū)的發(fā)現(xiàn)為提升裝置運(yùn)行參數(shù)開辟了新空間。研究團(tuán)隊(duì)采用的靶板控制技術(shù)，通過優(yōu)化等離子體與壁面的相互作用方式，有效降低了密度突破時(shí)的能量損耗，為未來商用核聚變反應(yīng)堆的工程化設(shè)計(jì)提供了重要參考。