人工太陽実験で核融合プラズマ密度限界を突破する方法を発見(China’s “artificial sun” Experiment Finds Way to Break Fusion Plasma Density Limit)

2026-01-04 中国科学院(CAS)

中国の「人工太陽」と呼ばれる核融合実験装置EAST(実験先進超伝導トカマク)において、プラズマ密度の限界を突破する新たな方法が見いだされた。中国科学院合肥物質科学研究院プラズマ物理研究所を中心とする国際研究チームは、プラズマと装置壁の境界領域に着目し、不純物による放射不安定性が密度限界を引き起こす主要因であることを理論モデルによって解明した。この知見を基に制御実験を行った結果、従来の密度限界を超えて安定動作可能な「密度フリー領域」へプラズマを導くことに成功した。これはトカマク型装置で初めて実験的に確認された成果であり、高密度・高効率な核融合運転に向けた重要な物理的基盤を提供する。

<関連情報>

EASTにおけるECRH支援オーミック起動による密度ゼロ領域へのアクセス Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST

Jiaxing Liu, Ping Zhu, Dominique Franck Escande, Wenbin Liu, […] , and the EAST team
Science Advances  Published:1 Jan 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adz3040

人工太陽実験で核融合プラズマ密度限界を突破する方法を発見(China’s “artificial sun” Experiment Finds Way to Break Fusion Plasma Density Limit)

Abstract

High plasma density operation is crucial for a tokamak to achieve energy breakeven and burning plasma. However, there is often an empirical upper limit of electron density in tokamak operation, namely, the Greenwald density limit nG, above which tokamaks generally disrupt. Achieving high-density operation above the density limit has been a long-standing challenge in magnetic confinement fusion research. Here, we report experimental results on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) achieving line-averaged electron density in the range of (1.3 to 1.65)nG , significantly above the typical EAST operational range of (0.8 to 1.0)nG . This is performed with electron cyclotron resonance heating (ECRH)–assisted ohmic start-up and sufficiently high initial neutral density. These experiments are shown to operate in the density-free regime first predicted by a recent plasma-wall self-organization theory. These results suggest a promising scheme for substantially increasing the density limit in tokamaks, a critical advancement toward achieving burning plasma.

2000原子力放射線一般
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