四十載光陰“逐日”,他點亮了聚變的第一盞燈-新華網
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2023 05/31 16:41:33
來源:光明網

四十載光陰“逐日”,他點亮了聚變的第一盞燈

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   萬物生長靠太陽。太陽之所以發光發熱,是因為內部的核聚變反應。實現核聚變的原材料在地球上極其豐富,且排放無污染。如果能在地球上造一個“太陽”,模倣太陽核聚變反應原理,人類有望實現能源自由。為此,中國科學家已經奮鬥了50多年。   

矢志不渝,扎根核聚變

   在中國科學院合肥物質科學研究院電漿體物理研究所一間宏偉的實驗車間內,有這樣一幅壁畫:天地洪荒的上古世界,巍峨的巨人“誇父”邁著矯健的步伐,踏過恢弘的山川河流,伸手前探。在他手指的方向,一輪紅日高懸于天。無懼烈日的灼烤,巨人努力伸手,希望可以夠到太陽。

   誇父逐日的神話故事代表著中國人追求自然偉力的浪漫情懷與壯志雄心。如今,李建剛院士正帶領著團隊讓神話走向現實。作為中國“人造太陽”項目學術帶頭人之一,他參與並負責我國大科學裝置—核聚變實驗裝置的技術發展。

四十載光陰“逐日”,他點亮了聚變的第一盞燈

李建剛院士在中國科學技術大學講座

   

   1985年,李建剛院士來到中國科學院電漿物理研究所參加工作,那時國內關于核聚變的研究相對比較空白,研究條件非常艱苦。

   但為了能夠追上發達國家核聚變研究的腳步。懷揣愛國心,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”,參加國際學術會議時如饑似渴學習、不厭其煩請教。

   邊研發“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、調試、拆解、組裝、再實驗,幹到淩晨乃至通宵是常事。

   “軍大衣一蓋就能睡著,實驗喇叭一響馬上就醒。”李建剛説,他和團隊在二十年的時間裏,進行了將近二十萬次的實驗,至少實驗失敗了近五萬次。

   正是在這樣日復一日的枯燥實驗中,核聚變實驗的溫度從幾百萬到上千萬攝氏度,從三千萬提升到五千萬甚至上億攝氏度,“逐日”攻關不斷取得突破。

艱苦鑽研,破超導難題

   “超高溫”與“超低溫”共存,“超強磁場”與“超大電流”並行,要在地球上造出“人造太陽”,必須要有性能極其特殊的材料承載。超導便是其中之一。

   要做超導,首先就要幾十噸的超導線,恰巧前蘇聯在60年代有一個非常大的超導加速器計劃,但由于各種原因,超導加速器計劃被迫停止,留下了大量超導線。由于超導線有好有壞,李建剛和電漿體研究所的團隊便冒著大雪來到了西伯利亞,親自挑線,最終在蘇聯專家的幫助下,完成了從蘇聯挑線的工作。

四十載光陰“逐日”,他點亮了聚變的第一盞燈

中科院合肥物質科學研究院的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

   

   “聚變就是一個太陽,我們做出的電漿體就像我們吃的麵包圈一樣。要把上億度的火球懸浮在一個零下269度的大容器裏,這件事情在我們做之前全世界都沒有做過”。在萬元熙院士的帶領下,李建剛和電漿體所的研究團隊邊建設邊研發。從超導材料、超導接頭、超導配線,到大型磁體係統,如今我國已擁有世界先進的超導技術。從曾經被“卡脖子”的對象到成為超導體主要生産供應商。

   除此之外,“人造太陽”的研究還衍生出一係列重要的創新成果,在低溫技術、電漿體技術、生物技術、材料技術、機器人技術等多個産業技術板塊,推動一大批高新技術成果實現轉移轉化。

   大刀闊斧,築大國重器

   從1996年向國家提出申請,李建剛院士和電漿物理研究所的團隊花了整整十年的時間,終于把世界第一個全超導托卡馬克“東方超環”建成。而整個的東方超環都是由中國科學家和工程技術人員獨自設計,其中70%的關鍵設備、關鍵儀器,都由電漿體所來承擔,整個裝置的國産化率達到了90%。

   四十載光陰“逐日”,他點亮了聚變的第一盞燈

   李建剛院士在會議上發言

   在全超導托卡馬克“東方超環”建成的15年時間裏,李建剛院士和電漿體所的研究團隊成功實現了當初提出的1兆安、1億度和1000秒的三大科學目標。

   2023年4月12日,世界首個全超導托卡馬克東方超環(EAST)裝置在第122254次實驗中成功實現了403秒穩態長脈衝高約束模式電漿體運作。這對探索未來聚變堆物理基礎問題,加快實現聚變發電具有重要意義。

   “自從遠古以來,我們的祖先就有‘誇父逐日’的夢想。今天,我們把聚變研究變成工程實踐的第一步。”李建剛説,“我相信中國聚變人一定會與世界各地的同行一起,共同點亮聚變的第一盞燈。” 

   審核專家:張 開 中國傳媒大學教授

【糾錯】 【責任編輯:孫曉倩】