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韩国聚变能源研究所（KFE）近日宣布，该国的“人造太阳”——KSTAR，在升级了偏滤器这一关键组件为钨整体后，首次等离子体活动便打破了先前的运行记录。 在2023年12月至2024年2月的最后一次KSTAR等离子体实验中，研究人员成功地将离子温度提升至1亿摄氏度，并维持了48秒。同时，该实验还实现了高约束模式（H模式）运行超过100秒。 聚变能源的开发关键在于技术的持续高温和高密度等离子体维持能力，以确保聚变反应能够在较长时间内高效进行。为此，KSTAR等聚变装置正在开展一系列等离子体实验。 KSTAR作为一种超导托卡马克装置，在长脉冲等离子体操作方面一直保持着领先地位。自2018年首次实现等离子体温度达到1亿度的里程碑以来，KSTAR在2021年又将这一温度维持了30秒，刷新了记录。 最新的实验中，KSTAR团队不仅将超高温等离子体的运行时间延长至48秒，还成功维持了H模式连续102秒，这标志着高温、高密度等离子体状态的稳定运行。 这一成就得益于2023年KSTAR钨偏滤器的成功升级。新型钨偏滤器在相同热负荷下，表面温度仅比碳基偏滤器高出25%，为长脉冲高加热功率操作带来了显著优势。 通过这些实验，KSTAR团队不仅验证了钨偏滤器升级的成功，还确保了加热、诊断、控制系统等关键部件的可靠性，为长时间等离子体运行提供了坚实基础。 KSTAR研究中心主任Si-Woo Yoon博士表示，尽管这是在新型钨偏滤器环境中的首次实验，但充分的硬件测试和准备使得实验结果超越了以往的记录。他还提到，为了实现KSTAR的最终目标，即实现300秒的等离子体运行，离子温度超过1亿度，团队计划进一步提升加热和电流驱动器件的性能，并确保长脉冲高性能等离子体运行所需的核心技术。 KFE总裁Suk Jae Yoo博士指出，这项研究为未来聚变DEMO反应堆所需的核心技术铺平了道路，并承诺将全力确保ITER项目运行和建设所需的核心技术。 此外，KFE的研究人员与美国PPPL研究人员的合作，最近利用KSTAR的外磁线圈开发了误差场（EF）优化模型，并验证了稳定等离子体边缘和中心不稳定性的控制逻辑。这项研究的成果已于2024年2月发表在《自然通讯》上。 韩国聚变能源研究院（KFE）作为韩国唯一的核聚变研究机构，以KSTAR的开发和运营为基础，致力于取得突破性研究成果，开发核聚变商业化的核心技术，并培养核聚变领域的优秀人才。同时，KFE也积极参与ITER项目，共同推动21世纪中叶核聚变能源时代的到来。 |
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