二是加料与排灰问题。聚变等离子体被约束在真空室内，形成一种类似“甜甜圈”的形状。在“甜甜圈”环向轴中心位置附近的等离子体密度和温度最高，越往边界参数越低。传统加料方式注入的中性气体氘和氚，难以深入等离子体芯部，其燃烧效率难以提高。同时堆芯等离子体聚变反应，会产生大量的氦，也被称为氦灰。氦灰容易堆积在芯部，导致等离子体性能退化，甚至引发等离子体熄灭。
三是等离子体与材料相互作用问题。聚变堆运行期间，一些携带高能量的粒子可能突破磁场的约束，撞击在聚变装置的内部部件上，对这些部件材料造成威胁。同时，如果聚变堆运行期间发生的粒子与材料相互作用在等离子体边缘产生大量杂质，这些杂质会稀释燃料离子的浓度，使聚变等离子体性能显着下降，聚变功率难以稳定维持。
四是阿尔法粒子物理问题。阿尔法粒子是氘氚聚变的带电粒子产物氦（携带3.5 百万电子伏特能量）的别称。目前，由于长期缺乏合适的实验平台开展相关实验，燃烧等离子体阿尔法粒子物理研究深度还不够，相关的科学问题还需要在氘氚聚变实验装置上进一步验证。
五是大尺度磁流体不稳定性和大破裂控制问题。聚变等离子体中还存在大量的不稳定性，这些“不稳定性因素”会在不同程度上破坏核聚变反应的安全稳定运行。
探索交叉领域
人工智能崭露头角
近年来，为开展“稳态自持燃烧”问题的研究，国际上各大装置实验向着更高参数迈进。我国的中国环流系列、东方超环等可控核聚变装置运行不断取得突破，如国内当前规模最大、参数能力最高的中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流高约束模运行，创造我国磁约束聚变装置运行纪录。2023年在欧盟与日本合建的当前规模最大托卡马克JT—60SA上也实现了100万安培等离子体放电。2025年1月，东方超环创造了1066秒的高约束模等离子体运行纪录。 |
