实现可控核聚变，是追求无限清洁能源的终极梦想。在被誉为人造太阳的托卡马克装置中，有两个核心矛盾长期困扰科学家：如何在产生上亿度高温的同时，保护容器壁不被烧坏? 以及如何在稳定约束这团太阳时，防止其能量剧烈爆发? 近日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)团队取得关键进展，成功找到一种有望一揽子解决这两大难题的新运行机制。
核心矛盾：既要高效燃烧，又要防止自毁
未来的聚变反应堆，内部高温等离子体的热量(称为热负荷)会持续冲击名为偏滤器的关键部件，远超材料耐受极限。现有方案是通过注入杂质气体进行辐射冷却，降低冲击热量，这被称为脱靶。但过度的冷却会降低等离子体边缘的约束性能。同时，一种称为边缘局域模(ELM)的周期性能量爆发，会像太阳耀斑一样瞬间冲击内壁，可能造成严重损伤。理想状态是同时实现高效脱靶降温、抑制ELM爆发和维持高性能约束，但此前这被认为是鱼与熊掌不可兼得的难题。
EAST新方案：首次实现三者协同的DTP模式
中国科学院合肥物质科学研究院的徐国盛团队在EAST装置上，成功演示了一种全新的运行机制，名为脱靶-湍流主导台基(DTP)模式。他们通过精准控制注入氮气，实现了三大目标的协同：
有效冷却：偏滤器成功实现部分脱靶，其表面的热负荷显著降低。
稳定运行：ELM被完全抑制，消除了周期性的剧烈能量爆发。
性能提升：等离子体边缘区域的温度和压强不降反升，整体能量约束性能得到改善。该状态成功维持了分钟量级，是迈向稳态运行的重要里程碑。
关键机制：发现新型安全阀
研究揭示了DTP模式背后的新物理机制。在适度脱靶状态下，装置内部结构能更有效地抽走冷却杂质，这反而增强了等离子体边缘的温度梯度。这个增强的梯度激发了一种之前未观测到的、名为捕获电子模的高频微观湍流。这种湍流像一个自动的、持续的安全阀，不断向外输送粒子和热量，从而平滑地释放了积聚的能量，既限制了ELM的爆发，又维持了约束性能。这为抑制ELM提供了一种新的物理途径。
深远影响：为ITER及未来聚变堆铺路
这项成果不仅证明了冷却、稳定、高效三者可以兼容，更具价值的是，其所揭示的物理机制不依赖于特定装置。根据理论分析，下一代国际热核聚变实验堆(ITER)的运行参数将更有利于这种新型湍流的产生。因此，EAST上验证的DTP模式，为ITER乃至未来的商业聚变堆，提供了一条实现长脉冲、高参数、稳态运行的极具潜力的解决方案，向着点亮聚变能之光迈出了坚实的一步。
