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走近中国“人造太阳”研究团队:“跟跑、并跑”到“部分领跑”_能见度

走近中国“人造太阳”研究团队:“跟跑、并跑”到“部分领跑”_能见度

习近平总书记强调,加强基础研究是实现高水平科技自立的迫切要求,是建设世界科技强国的必由之路。

四代科研人员,12万多次实验,10多次创世界纪录…被誉为“人造太阳”的中国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)多次取得重大突破。今年4月,它成功实现了稳态高约束模式等离子体运行403秒的世界新纪录,对探索未来聚变堆的物理基础、加速实现聚变发电具有重要意义。

“人造太阳”是关系到人类实现“能源自由”和探索宇宙奥秘的伟大事业。然而火热的事业,却是从一个安静的地方开始的——东方科学仪器位于合肥西郊,远离喧嚣的科学岛。50年来,一批批科研人员以“国家最大国”之心执着攻关,甘愿坐“冷板凳”。这个与世隔绝的地方,如今已成为国际科研合作交流的热土,许多海外科研人员视之为“家”。

所谓的功勋,都是因为奋斗;所谓奋斗,重在传承。四代科研工作者代代相传,接力创新,勇攀高峰,带着“聚变能源梦”向着人类更加美好的未来奋勇前进。

一代又一代的人不断奋斗,一次又一次地撞击自己的梦想。

万物生长在太阳上。太阳之所以发光发热,是因为内部的核聚变反应。核聚变的原料在地球上极其丰富,排放物无污染。如果能造出一个“太阳”来发电,人类有望实现能源自由。

“这么好的东西为什么不早点做出来?”中国工程院院士李建刚表示,人类研究核聚变能源(以下简称“聚变能源”)已经有70多年的历史了。“不是我们太笨,是太难了!”

温度要达到几亿摄氏度,而且要稳定持续。“在地球上,什么东西能长时间容纳上亿度的火球?”他说,这是全人类的挑战。

“这不是一两代人能做到的。需要几代人持之以恒,不计名利地去做。”84岁的中国工程院院士万元熙说。

1973年,中国科学院开始建设“合肥受控热核反应研究实验站”,随后成立了等离子体物理研究所(以下简称“等离子体所”)。

万元熙在科学岛50年了。刚来的时候条件艰苦,茅草比一人高很多。下雨的时候,螃蟹和癞蛤蟆爬得到处都是,只有几栋楼是零散的。缺乏技术、资金和保障,万元熙从宿舍骑自行车到实验室需要一个多小时。他跑了三年。

1981年,华先生从北京赶到合肥,为聚变能源研究“八号工程”奠基,在“科学的春天”播下了“太阳”的种子。

“为了理想不惜任何代价,不怕任何困难.”万元熙、李建刚、万宝年等“人造太阳”的第一代、第二代研究人员,怀着爱国之心,“背着馒头出国留学”,坐在国际学术会议的角落里,却又求知若渴,不厌其烦地提问。

在研发“太阳”的同时,实验点亮了“太阳”。他们实验室常年有一张行军床,实验、分析、调试、拆解、组装、再实验到凌晨甚至通宵是常事。

“军大衣一盖就能睡着,实验喇叭一响就醒了。”李建刚说,他和他的团队在20年里至少失败了50,000次实验。

从几百万到几千万摄氏度,从3000万到5000万摄氏度,我们一天天取得了一系列攻关突破。

从去年开始,宋运涛、龚显祖和其他“人造太阳”第三代研究人员领导了青年队。经过15个月的顽强研究,他们终于在4月12日21: 00达到了稳态高约束模式等离子体运行的新高度403秒。

“跟着一起跑”到“部分领先”,力争再攀高峰。

它高11米,直径8米,顶部飘扬着五星红旗…东器的形状像一个巨大的锅,它的肚子里有很多鲲。

“EAST集超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超高电流等条件于一体。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子所所长宋运涛说,尖端技术“融于一炉”,体现了国家的综合科技实力。

“为了达到超高温,EAST采用了4种大功率加热系统,相当于上万台微波炉一起加热。”等离子研究所副研究员王腾说,地球上最耐热的材料也只能承受几千摄氏度。为了运载上亿摄氏度的高温等离子体,科学家们用磁场做“笼子”,达到地球磁场强度的7万倍左右。

经过7年的研发和17年的改造升级,EAST现在拥有200多项核心技术和2000多项专利,数百万个部件协同工作。

回顾40多年前,第一代装置HT-6B只能实现等离子体运行,在国际上是“跟随”的。

走很长的路而不失去你的雄心。时任主任的霍宇平等人分析发展趋势,判断超导将是未来的关键技术。资金短缺,他们用两件铁路皮羽绒服等材料从国外换来超导实验装置并重新设计改造成新装置HT-7。

经过18年的运行,HT-7取得了许多突破。2003年实现了1分多钟的等离子体放电,标志着我国聚变能研究实现了从跟随到领先的飞跃。

HT-7研制后,等离子体世界第一,提出建造世界上第一台全超导托卡马克的设想,世界上没有先例。那时,宋运涛才二十多岁。他出国留学的时候提过。他的外籍导师摇摇头:“中国是建不起来的。你没有这个技术。”

“在我出生之前,中国的卫星已经上天了。我们几代人都在追逐这个梦想,它一定会实现的。”宋运涛说。

EAST的成功是惊人的:2012年实现了411秒2000万摄氏度等离子体运行;2016年将实现5000万摄氏度102秒的等离子体运行;2017年将实现101秒高约束模式等离子体运行;2021年将实现1.2亿摄氏度101秒的等离子体运行…

今年4月EAST创下新纪录后,英国原子能委员会主席伊恩·查普曼、通用原子公司副总裁韦恩·所罗门等人发来贺信,称这一伟大成就给国际聚变研究带来巨大信心,证明了“团队奉献精神和创新工作”。

据了解,EAST国产化率超过90%,80%的关键设备和材料自主研发,控制、加热、诊断等技术世界先进。

自力更生,勇攀高峰,一代代科研人员的精神内核,支撑起了中国“人造太阳”的强大内核。

携手点亮“太阳”,跨洲大洋科技合作。

2020年7月,习近平主席向国际热核聚变实验堆(ITER)计划重大项目启动仪式发来贺信,指出科学无国界,创新无止境。国际科技合作对人类面临的全球性挑战具有重要意义。

中国在2006年签署了加入ITER计划的合同。作为ITER中国工作组的重要单位,等离子所已派出100多人赴法国项目现场,承担导体、电源、总装等采购任务。凭借优异的表现,通过了国际评估,跻身于参与ITER计划的七个国际团体之列。

等离子体研究所的研究员彭说,他们为制造的线圈组件从接到任务到交付使用花了7年时间。“有人说这是冷板凳,但我们心中有一团火,不断与等离子火球碰撞。”

“没有哪个国家可以垄断‘人造太阳’的研究,我们向全世界敞开大门。”宋运涛说,他们与45个国家的120多个单位进行了合作,每年约有500名外国学者前来交流。

“我来过中国30多次,在EAST上做实验,给岛上的学生做一些讲座。”美国国家聚变科学研究所教授森田茂说。

“很难想象中国在过去20年里对聚变能源的研究突飞猛进。”20多年前,ITER副总干事艾伦·贝库尔(Alan Bekure)在攻读博士学位时参观了科学岛。他非常赞赏中国对聚变能源研究的坚定支持。

“‘人造太阳’需要全球科学家几代人的艰辛,合作研究才能成功。”李建刚希望更多的年轻人加入进来。“将人类的梦想、国家的需求、科学家的兴趣完美结合,是极其幸运的!”

东面不远处,一座新的科学仪器——聚变堆主机关键系统综合研究设施正在建设中。下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计,未来目标是建成世界首个聚变示范堆。

“核聚变研究越来越好,接力棒已经交到我们这一代人手中。”90后博士后李克东说,作为“人造太阳”团队的第四代,他感到幸运、责任和机遇。“我们希望聚变发电在中国首先实现,在中国点燃第一盏聚变能源灯!”

责任编辑:柴敏懿图片编辑:乐浴峰

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文章名称:《走近中国“人造太阳”研究团队:“跟跑、并跑”到“部分领跑”_能见度》
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