近日，南华大学核聚变与等离子体物理团队的尹岚副教授、郑平卫副教授、龚学余教授等发现了一种可应用在聚变磁约束装置中新的两波协同电流驱动方式，采用该方式可显著提升射频波电流驱动效率。相关研究成果以题为New synergy effects of the lower hybrid wave and the high harmonic fast wave current drive（低杂波和高谐快波联合电流驱动的新协同效应）在核聚变领域的国际TOP期刊Nuclear Fusion（《核聚变》）上发表。该研究中这是我校核聚变与等离子体物理团队近几年在Nuclear Fusion期刊上发表上的第6篇学术论文。

Nuclear Fusion是中科院1区，TOP期刊，由国际原子能机构（IAEA）主办，创刊于1960年。该刊是聚变领域的顶级刊物（Nuclear Fusion is the acknowledged world-leading journal specializing in fusion），重点刊登高温等离子体的加热和约束、磁约束核聚变的理论和实验探索、热核聚变反应堆技术及其概念设计等研究工作，在相关领域具有较大的影响力。

本研究首次发现离子回旋高谐快波和低杂波联合电流驱动的协同效应，这种协同效用可以有效提升射频波电流驱动效率，改善电流分布，解决目前实验中遇到的高密度参数下低杂波电流驱动效率快速下降、离子回旋波只能驱动芯部电流等问题，对实现我国大科学装置全超导托卡马克EAST上的重要目标-长脉冲高参数H模运行有着重要意义，也为世界上其他聚变装置比如DIII-D（今年即将开展高谐快波和低杂波联合电流驱动实验）提供重要参考。

射频波对等离子体电流的非感应维持是保障托卡马克类型聚变装置稳态运行的关键，在高密度参数下低杂波电流驱动效率快速下降，而其他单一射频波电流驱动方式均存在自身的问题。南华大学核聚变与等离子体团队尹岚副教授针对我国的超导托卡马克装置EAST首次开展了离子回旋高谐快波和低杂波协同电流驱动理论模拟研究。发现了显著的协同效应，电流驱动效率被提升2倍，电流分布被控制在理想的离轴区域，有利于形成反剪切磁场位形。强烈的正协同效应主要发生在离轴区域，局部协同因子可达到4.38，同时高谐快波单独驱动的芯部电流因协同效应消失，如图1所示。

分析其内在物理机制，发现协同效应发生的主要原因在于低速波与电子发生朗道阻尼共振，波能量传递给电子，将电子推入了相邻的高速波共振区，使得与高相速波共振的电子数目显著增加，从而驱动出额外的电流。通过对不同的波平行折射率、波频率以及波功率等重要参数进行大量模拟计算发现，协同因子与波平行折射率、波频率密切相关，不恰当的波参数会导致两波共振区远离，协同机制的物理条件被破坏，协同效应可能消失，甚至出现负协同效应。

该研究工作得到了中国国家自然科学基金项目、“核科学与技术”湖南省国内一流建设学科的资助。

图1，低杂波（LHW）和高谐快波（HHFW）以及两支波联合（LHW+HHFW）的径向功率吸收（a）和电流分布（b）

拓展阅读：

作为工业和信息化部、国家国防科技工业局、中国核工业集团公司与湖南省人民政府共建的高水平大学，"核特色"成为了南华大学的一张响亮名片，“核特色”首先体现在核科学技术学院这所"硬核学院"中。

核科学技术学院现有核工程与核技术、辐射防护与核安全、核化工与核燃料工程和核物理4个本科专业。其中，核工程与核技术专业是学校的6个国家级一流本科专业之一，是国家首批综合改革试点专业、国家一类特色专业、国家管理专业、国防特色紧缺专业、国防科工局重点建设专业、南华大学特色专业，核工程与核技术专业也被教育部列入卓越工程师教育培养计划和"十二五"专业综合改革试点。

核科学技术学院现拥有一支由高水平教师组成的年轻教学科研团队，学院形成了本科、硕士、博士和博士后科研流动站的完整人才培养层次，同时，核类特色专业全面覆盖核工业产业链。目前在我国的核工业战线，约三分之一的技术和管理骨干来自于本校。

其次，由原环境与安全工程学院和核资源工程学院合并组建而成的资源环境与安全工程学院，拥有核安全与核应急技术、核燃料循环学科（铀矿开采方向）两个国防特色学科，拥有核工业溶浸采矿技术部级重点实验室、国家核应急宣传和培训基地，核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室以及核电建设环保安全与节能技术中核建重点实验室等省部级科研平台，学院学科设置同样在"核"方面同样存在鲜明特色。

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素材来源：南华大学官微、南华大学官网