近日，等離子體所EAST團隊科研人員在輻射偏濾器實驗中取得新進展，研究了不同的雜質氣體（Ar和Ne）注入對偏濾器狀態和芯部約束的影響，相關成果由博士生李克棟等人以“Comparison of divertor behavior and plasma confinement between argon and neon seeding in EAST”為題發表在核聚變領域重要期刊Nuclear Fusion上（Kedong Li et al 2021 Nucl. Fusion 61 066013）。

　　托卡馬克的高功率長脈沖運行，將導致打到偏濾器靶板的粒子流和熱流越來越大，從而使靶板表面受到強烈的濺射刻蝕，靶板熱負荷將超過材料/部件可承受的數倍。而靶板損傷產生的雜質可能輸運到芯部，影響聚變等離子體品質，增加穩定控制等離子體的難度。降低靶板的濺射和表面熱沉積最有效的等離子體物理方案就是在邊界適當引入雜質，通過輻射和電荷交換降低靶板表面附近的電子溫度，這就是可有效降低靶板熱負荷的輻射偏濾器運行方式。EAST團隊結合高參數長脈沖運行需求，最近幾年不斷開展了輻射偏濾器實驗，研究了不同充氣位置、不同充氣種類（Ne，Ar，D2）注入對偏濾器等離子體行為及粒子流和熱流分布的影響。

　　在最近的一系列EAST輻射偏濾器物理實驗中，通過Ar和Ne的注入，實現了上外偏濾器打擊點附近的部分能量脫靶，材料濺射也得到了很好抑制。但研究表明，目前EAST條件下無論是Ar或Ne從上外偏濾器注入時，上內偏濾器打擊點附近的電子溫度均維持在10eV以上，未能實現脫靶，無法充分保護上內偏濾器靶板表面。另外在Ar注入實現部分能量脫靶時，芯部約束有所下降，而對于Ne注入，芯部約束則有一個輕微的提升（~10%）。這些研究成果為實現并維持鎢偏濾器條件下的穩態等離子體，解決靶板的穩態熱負荷和濺射刻蝕問題，保障EAST裝置在高功率長脈沖條件下的穩定運行提供了可供參考的物理實驗方案。

　　論文鏈接： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/abf418 

　　圖：EAST #85282（Ar注入）和 #85291（Ne注入）放電參數對比