文章核心观点 - 中国“人造太阳”EAST实验装置的研究团队，基于其发展的边界等离子体与壁相互作用自组织理论，首次在实验上证实了托卡马克“密度自由区”的存在，为理解并突破限制聚变堆经济性的“密度极限”提供了关键物理依据和实验验证 [1][5] 理论与物理机制突破 - 研究团队发展了边界等离子体与壁相互作用自组织理论模型，指出边界辐射在密度极限触发中的关键作用，并解析出辐射不稳定性边界，从而揭示了密度极限的触发机理并预测了密度自由区的存在 [5] - 该理论模型与EAST上的实验结果高度吻合，首次证实了托卡马克密度自由区的存在 [5] 实验方法与成果 - 实验依托EAST全金属壁运行环境，利用电子回旋共振加热和预充气协同启动等方法降低边界杂质溅射，主动延迟了密度极限和等离子体破裂的发生 [5] - 通过控制靶板的物理条件，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密度极限，进入新的密度自由区 [5] - 相关成果已于2026年1月1日在国际学术期刊《科学进展》上发表 [1] 行业背景与意义 - 对于未来聚变堆，聚变功率正比于燃料密度的平方，因此实现高密度运行是提高聚变能经济性的必然选择 [3] - “密度极限”是一个经验定标，接近该极限运行会引发等离子体破裂，瞬间释放巨大能量，影响装置安全运行 [3] - 国际聚变界此前已在特定条件下获得超密度极限运行，并明确触发过程发生于边界区域，但对其中物理机制并不完全清楚 [3] - 此项创新性工作为密度极限的理解提供了重要线索，并为托卡马克装置实现高密度运行提供了重要的物理依据 [5]