英国原子能管理局(UKAEA)在球形托卡马克装置MAST Upgrade的第四次科学实验中，首次利用三维磁场稳定等离子体不稳定性，实现了核聚变研究的多项全球首创突破，为未来聚变能发电厂的设计奠定了重要基础。
在此次实验中，研究人员通过共振磁扰动(RMP)线圈在等离子体边缘施加小型三维磁场，首次在球形托卡马克中完全抑制了边缘局域模(ELMs)——这类不稳定性可能对未来聚变电厂内部组件造成严重损害。UKAEA MAST Upgrade科学负责人詹姆斯·哈里森表示：“在球形托卡马克中抑制ELMs是一项里程碑式成就，它证明了传统托卡马克开发的先进控制技术可成功适配紧凑型装置，为STEP(球形托卡马克能源生产装置)等未来电厂提供了科学依据。”
MAST Upgrade是目前全球最大的球形托卡马克装置，其形似“带核苹果”，与传统环形托卡马克不同。此次实验还实现了该装置有史以来最佳的等离子体形状——等离子体高度达到宽度的2.5倍(即拉长比为2.5)。研究表明，等离子体形状的优化能增强稳定性，提升等离子体压力与约束性能，而更高的拉长比将成为未来聚变电厂(如STEP)的关键目标。
另一项全球首创成果是，研究人员首次独立控制了MAST Upgrade上下偏滤器的等离子体排灰过程，且未影响主腔室等离子体的性能与密度。偏滤器负责将等离子体喷射出的粒子和热量导向装置内壁，其管理能力是聚变技术的另一大挑战。独立调控上下偏滤器有望显著提升未来电厂运行的灵活性与鲁棒性。此外，通过在等离子体边缘注入氮气的实验，团队发现能量可更均匀分布于等离子体面对组件表面，避免局部过热，为紧凑型球形托卡马克的排灰管理开辟了新路径，使其与常规纵横比装置的先进排灰方案接轨。
在等离子体性能方面，MAST Upgrade在此次实验中通过中性束加热实现了3.8兆瓦的等离子体注入功率纪录，为更高性能的等离子体场景提供了支持，并助力开发贴近实际电厂运行条件的环境。
UKAEA等离子体科学与聚变运行执行主任富尔维奥·米莱内洛评价道：“团队取得的突破性成果强化了英国在聚变研究领域的领先地位，让我们离实现清洁、安全且丰富的聚变能未来更近一步。”
