氢及燃料再循环是托卡马克高功率长脉冲等离子体运行的重要科学问题之一。近日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所真空及壁处理课题组副研究员余耀伟相关研究成果在核聚变期刊Nuclear Fusion 杂志发表。
该工作在EAST多轮物理实验数据的积累上，对比分析了装置的常规壁处理手段、锂化硅化涂层处理、内置低温泵和锂弹丸注入等技术方法对再循环的影响。研究结果表明，内置式低温泵粒子排出速率可达1020-1021 D-atoms/s和再循环系数Rglobal从1.0降低到0.8，能有效地降低偏滤器靶板区域的中性气压和燃料的再循环效果。涂层处理对控制氢氘比的效果明显优于第一壁烘烤和放电清洗等常规手段，特别是锂化涂层可以将氢氘比降至3%，该工作还对锂弹丸注入技术对再循环的控制问题进行了分析。多种壁处理方法的配合使用能够降低氢氘比、再循环系数，为101秒的H模等离子体获得提供了良好的显著壁条件。相关成果将对未来EAST和其他聚变装置在更高功率的400-1000秒长脉冲稳态H模等离子体运行提供参考经验。
该研究得到EAST团队大力支持，并且获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等的资助。
图1. EAST长脉冲H模等离子体的再循环控制
图2. 等离子体位型控制对再循环的作用