WEST装置首次实现具有ELM的H模式等离子体

近日，法国钨托卡马克装置(WEST)的C13实验取得重要突破，成功实现了具有边缘局域模(ELM)的H模式等离子体。这是为国际热核聚变实验堆(ITER)及未来聚变电站相关等离子体场景做准备的关键一步。

在过去近三个月的时间里，法国原子能委员会卡达拉什分部的科学家、工程师和技术人员与国际合作者共同开展了C13实验项目。该项目旨在解决磁约束核聚变领域的一系列关键科学及技术难题，涵盖等离子体面临部件的行为以及先进等离子体场景等方面。

实验重点探索了钨等离子体与壁面的相互作用、射频加热、等离子体面临部件的热通量、侵蚀过程、功率平衡和等离子体诊断。这些研究活动获取了大量数据，将用于开发预测模型并为ITER的运行做好准备。

此次取得的重要成果是：WEST装置首次成功制备出具有边缘局域模(ELM)的H模式等离子体。H模式是ITER为了实现其聚变性能目标而设定的高约束运行模式。虽然该模式能够显著提高等离子体约束能力，但同时也伴随着ELM的产生——即在等离子体边缘释放出的能量和粒子脉冲，这会对面向等离子体的部件造成严重的热负荷。

因此，WEST装置实现这种运行状态，为研究更接近ITER预期运行条件的等离子体-壁相互作用提供了宝贵的机会。这一成果也为WEST科学计划的关键内容——在类似于ITER的钨环境中对ITER偏滤器部件进行长时间瞬态热通量测试奠定了基础。实验最终阶段获得了功率范围为3至3.8兆瓦、线平均密度范围为5.4 × 10¹⁹至7.2 × 10¹⁹ m⁻³的H模式等离子体。研究人员利用干涉测量、朗缪尔探针以及高速可见光和红外相机等多种诊断方法，成功观测并表征了边缘局域模(ELM)。

这一里程碑式的进展离不开整个实验过程中开展的大量机器调校工作，包括确定排气后重启所需的最小壁面硼化程度、利用离子回旋加热(ICRH)进行脉冲间壁面调校以及利用ICRH进行硼化。这些努力共同推动了WEST装置进入新的运行阶段并完成了既定的科学计划。

除了最终成果之外，C13实验也展现了WEST项目作为一个国际实验平台的强大实力，吸引了来自法国原子能委员会卡达拉什分部和全球合作实验室的研究人员参与。此次实验获得的数据将进行详细分析，预计将有助于未来的学术论文发表、验证面向等离子体部件性能并为ITER的运行做好充分准备。