全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在核聚变研究领域取得突破性进展。科研团队通过物理实验首次证实了托卡马克装置中密度自由区的存在，相关成果已发表于国际权威学术期刊《科学进展》。这一发现为未来核聚变能商业化应用提供了重要理论支撑。
核聚变装置运行中，燃料密度与聚变功率呈平方关系，提高密度是提升经济性的关键。但自20世纪末发现的"密度极限"现象成为重大障碍——当等离子体密度超过临界值时，会引发剧烈破裂并释放巨大能量，威胁装置安全。尽管国际研究通过经验定标和特定技术手段实现了超密度极限运行，但触发机制始终未明。
研究团队创新性地提出边界等离子体与壁相互作用自组织理论模型，发现边界杂质引发的辐射不稳定性是触发密度极限的核心因素。通过解析辐射不稳定性的边界条件，团队不仅阐明了密度极限的形成机理，更首次预测了密度极限之外的稳定运行区域。这一理论突破为实验验证提供了精确指导。
在EAST装置的全金属壁实验平台上，科研人员采用电子回旋共振加热与预充气协同启动技术，有效抑制了边界杂质溅射。通过优化靶板物理条件，将钨杂质溅射率降低至临界值以下，成功使等离子体突破传统密度极限。实验数据显示，等离子体在突破极限后进入稳定运行状态，各项参数与理论预测完全吻合，首次从实验层面证实了密度自由区的存在。
该成果标志着人类对托卡马克装置等离子体约束机制的认识达到新高度。密度自由区的发现为优化聚变装置设计、提升运行效率开辟了新路径，对实现可控核聚变能源的商业化应用具有重要推动作用。
