核心观点 - 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在物理实验中取得重要成果，首次通过实验证实了托卡马克“密度自由区”的存在，并揭示了触发“密度极限”的物理机制 [1][2] 实验装置与背景 - 实验依托被称为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）进行 [1] - 对于未来聚变堆，聚变功率与燃料密度的平方成正比，因此高密度运行是提高聚变能经济性的必然选择 [1] - “密度极限”是20世纪末发现的纯经验定标，超过此极限的运行会引发等离子体破裂，巨大能量瞬间释放到装置内壁，影响安全运行 [1] - 国际聚变界此前虽在特定条件下获得了超密度极限运行，并明确触发过程发生于边界区域，但对其中物理机制并不十分清楚 [1] 理论与模型突破 - 科研团队发展了一种新的理论模型——边界等离子体与壁相互作用自组织（PWSO）理论模型 [2] - 通过该模型，团队发现了边界杂质引发的辐射不稳定性在触发密度极限时的关键作用 [2] - 该模型解析出了辐射不稳定性的边界，揭示了密度极限的触发机理，并预测了密度极限之外的密度自由区 [2] 实验方法与成果 - 研究人员依托EAST装置的全金属壁运行环境，利用电子回旋共振加热和预充气协同启动等方法，减少了装置边界的杂质溅射，延迟了密度极限的到来和等离子体破裂的发生 [2] - 通过调控靶板的物理条件，降低了靶板钨杂质造成的物理溅射，让等离子体成功突破了密度极限，并平稳进入了预测中的密度自由区 [2] - 实验结果和PWSO理论预测高度吻合，首次证实了托卡马克密度自由区的存在 [2] 研究成果发表 - 相关研究成果于2026年1月1日发表在国际学术期刊《科学进展》上 [1]