
接力“逐日”勇攀登
——走近中國“人造太陽”研究團隊
新華社記者
習近平總書記強調(diào),加強基礎研究,,是實現(xiàn)高水平科技自立自強的迫切要求,,是建設世界科技強國的必由之路。四代科研工作者,、12萬多次實驗,、10余次創(chuàng)造世界紀錄……中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)屢獲重大突破,今年4月成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒的新世界紀錄,,這對探索未來聚變堆物理基礎問題,,加快實現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。
“人造太陽”是事關人類實現(xiàn)“能源自由”,、探索宇宙奧秘的遠大事業(yè),。火熱的事業(yè),,卻起于安靜之所——EAST大科學裝置坐落于合肥西郊,、遠離喧囂的科學島上。50年來,,一批批科研工作者心懷“國之大者”執(zhí)著攻關,,甘坐“冷板凳”。這個幽靜之地,,如今已成為國際科研合作交流的熱土,,不少海外科研人員把這里當成“家”。
所謂壯舉,,皆因奮斗,;所謂奮斗,,重在傳承。四代科研工作者薪火相傳,、接力創(chuàng)新,、勇攀高峰,胸懷“聚變能源夢”,,向著人類美好未來勇毅前行,。
幾代人接續(xù)奮斗,一次次沖擊夢想
萬物生長靠太陽,。太陽之所以發(fā)光發(fā)熱,,是因為內(nèi)部的核聚變反應。實現(xiàn)核聚變的原材料在地球上極豐富,,且排放無污染。如果能造一個“太陽”發(fā)電,,人類有望實現(xiàn)能源自由,。
“這么好的東西,為何不早點造出來,?”中國工程院院士李建剛說,,人類研究核聚變能源(以下簡稱“聚變能”)已70余年,“不是我們太笨,,是太難,!”
溫度要達到上億攝氏度,還要穩(wěn)定持續(xù),�,!暗厍蛏希裁礀|西能長時間裝得下上億度的‘火球’,?”他說,,這是全人類的挑戰(zhàn)。
“這不是一兩代人能完成,,需要幾代人堅持不懈,、不計名利地做下去�,!�84歲的中國工程院院士萬元熙說,。
1973年,中科院啟動建設“合肥受控熱核反應研究實驗站”,,隨后成立等離子體物理研究所(以下簡稱“等離子體所”),。
萬元熙來到科學島已有50年。來時這里條件艱苦,,茅草一人多高,,一下雨螃蟹,、蛤蟆遍地爬,只有零星幾個建筑,。缺技術,、缺經(jīng)費、缺保障,,萬元熙從宿舍騎自行車到實驗室要1個多小時,,他跑了3年。
1981年,,華羅庚先生從北京趕到合肥,,為聚變能研究“八號工程”奠基,在“科學的春天”埋下“太陽”的種子,。
“為理想不惜任何代價,,不怕任何艱難�,!睉汛蹏�,,萬元熙、李建剛,、萬寶年等“人造太陽”第一代,、第二代科研人員“背著饅頭出國學習”,參加國際學術會議坐在角落,,但如饑似渴學習,、不厭其煩請教。
邊研發(fā)“太陽”,,邊實驗點亮“太陽”,。他們的實驗室常年放著行軍床,實驗,、分析,、調(diào)試、拆解,、組裝,、再實驗,,干到凌晨乃至通宵是常事,。
“軍大衣一蓋就能睡著,,實驗喇叭一響馬上就醒�,!崩罱▌傉f,,他與團隊20年至少實驗失敗過5萬次。
從幾百萬到上千萬攝氏度,,從三千萬,、五千萬到上億攝氏度,,“逐日”攻關取得系列突破。
去年以來,,宋云濤,、龔先祖等“人造太陽”第三代科研人員帶領青年團隊,歷經(jīng)15個月頑強攻關,,最終在4月12日21時達到穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒的新高度,。
“跟跑、并跑”到“部分領跑”,,奮力攀爬新高度
高11米,、直徑8米,頂端飄揚著五星紅旗……EAST裝置形如巨罐,,腹中大有乾坤,。
“EAST集成超高溫、超低溫,、超高真空,、超強磁場、超大電流等條件,。”中科院合肥物質(zhì)科學研究院副院長,、等離子體所所長宋云濤說,,尖端技術“熔于一爐”,體現(xiàn)國家綜合科技實力,。
“為達到超高溫,,EAST用4種大功率加熱系統(tǒng),相當于幾萬臺微波爐一起加熱,�,!钡入x子體所副研究員王騰說,地球上最耐熱的材料只能承受幾千攝氏度,,為承載上億攝氏度的高溫等離子體,,科學家用磁場做“籠子”,達到地球磁場強度約7萬倍,。
歷經(jīng)7年研發(fā),、17年改造升級,如今EAST擁有核心技術200多項,、專利2000余項,,上百萬個零部件協(xié)同工作。
回首40多年前,,初代裝置HT-6B僅能實現(xiàn)等離子體運行,,在國際上處于“跟跑”,。
路遙而不墜其志。時任所長霍裕平等人分析發(fā)展趨勢,,判斷超導將是未來關鍵技術,。經(jīng)費緊張,他們用兩火車皮羽絨服等物資,,從國外換回超導實驗裝置,,重新設計改造成新裝置HT-7。
HT-7運行18年取得多項突破,,2003年實現(xiàn)超過1分鐘的等離子體放電,,標志著我國實現(xiàn)聚變能研究從跟隨到并進的躍升。
研制HT-7后,,等離子體所敢為天下先,,提出建設國際首臺全超導托卡馬克裝置設想,這在國際上尚無先例,。那時宋云濤20多歲,,出國求學時提及此事,他的外國導師直搖頭:“中國不可能建成,,你們不具備這個技術,。”
“我還沒出生時,,中國的衛(wèi)星就已經(jīng)上天,。我們幾代人追這個夢,它一定會實現(xiàn),�,!彼卧茲f。
EAST的成功令人驚嘆:2012年,,實現(xiàn)411秒2000萬攝氏度等離子體運行,;2016年,實現(xiàn)5000萬攝氏度102秒等離子體運行,;2017年,,實現(xiàn)101秒高約束模等離子體運行;2021年,,實現(xiàn)1.2億攝氏度101秒等離子體運行……
今年4月EAST創(chuàng)造新紀錄后,,英國原子能委員會主席伊恩·查普曼、美國通用原子公司副總裁韋恩·所羅門等人發(fā)來賀信說,,這個重大成果給國際聚變研究帶來極大信心,,證明了“團隊奉獻精神和創(chuàng)新工作”。
據(jù)了解,,EAST國產(chǎn)化率超90%,,80%的關鍵設備,、材料自主研發(fā),控制,、加熱,、診斷等技術世界先進。
自立自強,、勇攀高峰,,一代代科研工作者的精神內(nèi)核,支撐起中國“人造太陽”的強大內(nèi)核,。
合力點亮“太陽”,,科技合作跨洲連洋
2020年7月,習近平主席向國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃重大工程安裝啟動儀式致賀信時指出,,科學無國界,,創(chuàng)新無止境。國際科技合作對于應對人類面臨的全球性挑戰(zhàn)具有重要意義,。
我國2006年簽約加入ITER計劃,,等離子體所作為ITER中國工作組重要單位,先后派駐100多人到法國項目現(xiàn)場,,承擔導體,、電源、總裝等采購包任務,,以優(yōu)異性能通過國際評估,,在參與ITER計劃的國際七方中位居前列。
等離子體所研究員彭學兵說,,他們?yōu)镮TER做的一個線圈部件,從接到任務到交付做了7年,�,!坝腥苏f這是冷板凳,但是我們心里有團火,,與等離子體‘火球’不斷‘碰撞’,。”
“‘人造太陽’研究,,沒有哪國能獨攬一切,,我們向全世界敞開大門�,!彼卧茲f,,他們已與45個國家的120余個單位合作,每年約有500人次的外籍學者前來交流,。
“我來中國已有30多次,,在EAST上做實驗,,還會給島上學生做一些講座�,!比毡緡⒕圩兛茖W研究所教授森田茂說,。
“很難想象過去20多年,中國的聚變能研究如此突飛猛進,�,!盜TER組織副總干事阿蘭·貝庫雷,20多年前讀博時就曾來科學島訪問,,他非常贊賞中國對聚變能研究堅定不移的支持,。
“‘人造太陽’需要全球科學家歷經(jīng)多代人的艱辛,合作研究才能成功,�,!崩罱▌傁M懈嗄贻p人加入�,!澳馨讶祟悏粝�,、國家需求和科學家興趣完美結(jié)合,極其幸運,!”
距EAST不遠處,,一個新大科學裝置——聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施正在建設。下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆已完成工程設計,,未來瞄準建設世界首個聚變示范堆,。
“核聚變研究漸入佳境,接力棒已經(jīng)交到我們這一代人手里,�,!薄�90后”博士后李克棟說,作為“人造太陽”團隊中的第四代,,他感覺到幸運,、責任和機遇�,!拔覀兿M尵圩儼l(fā)電率先在中國實現(xiàn),,第一盞聚變能源燈在中國點亮!”(記者 徐海濤 胡喆 朱青 陳諾 屈彥)
(新華社北京5月6日電)