4層樓高,、直徑8米、重400噸——這就是被稱為“人造太陽”的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),,坐落在安徽合肥“科學(xué)島”上,。
多年來,,中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所EAST團隊,為實現(xiàn)人類開發(fā)利用核聚變能源的夢想,,一直努力奔跑著,,目標直指在中國大地上點亮“核聚變發(fā)電的第一盞燈”。
“讓中國‘人造太陽’發(fā)出更多光和熱”
早上7點,,EAST實驗物理協(xié)調(diào)人丁銳的身影就已出現(xiàn)在控制室里:“我們正在進行新一輪實驗,,大屏上跳動的數(shù)字,就是‘人造太陽’的實驗放電次數(shù),。”
今年,,是丁銳加入等離子體物理研究所的第十六個年頭;歷經(jīng)多次實驗,,他見證了EAST一次又一次突破極限……
人類為何要“造太陽”?“因為煤,、石油、天然氣不可再生,,終有一天會被耗盡,。風能、水能,、太陽能等新能源,,受限于天氣或地理環(huán)境,也難以完全滿足需要,。”丁銳告訴記者,,通過模擬太陽內(nèi)部核聚變原理,實現(xiàn)源源不斷的清潔能源供應(yīng),,是他一直以來的夢想,。
懷揣同一個夢想,五湖四海的青年科學(xué)家們匯聚于此,。丁銳的團隊,,負責研究EAST實驗中等離子體與材料的相互作用,目的是延長材料的使用壽命。
90后徐國梁,,高中時聽說我國全面開展國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃工作的消息后,,就在心中埋下了科研報國的種子。3年前博士畢業(yè),,徐國梁成了科研團隊的一員,。
作為應(yīng)用超導(dǎo)工程技術(shù)研究室副主任,入所10多年的秦經(jīng)剛承擔ITER采購包多個關(guān)鍵部件的研發(fā),。他告訴記者,,“如果說EAST是研究核聚變能的基礎(chǔ),ITER計劃則能讓中國‘人造太陽’發(fā)出更多光和熱,。”
“沒了后顧之憂,,更能潛心鉆研”
雖然三面環(huán)水,遠離城市,,可在丁銳看來,,“科學(xué)島”上樣樣有。學(xué)校,、醫(yī)院齊全,,宿舍、食堂便利,,“所里連健身設(shè)施都考慮到了,,建了籃球場、網(wǎng)球場和羽毛球館,,更別提實驗必需的精密儀器了,。”
“沒了后顧之憂,更能潛心鉆研,。”丁銳說,。從技術(shù)突破到工程建設(shè),從系統(tǒng)集成到科學(xué)研究,,EAST團隊攻克了一個又一個難題,。
要想實現(xiàn)穩(wěn)定強磁場環(huán)境,超導(dǎo)材料十分關(guān)鍵,。一根超導(dǎo)線,,既要擠壓纏繞,又得擁有一定的空隙率,,這曾讓秦經(jīng)剛愁得吃不下飯:“曾經(jīng)請過國外專家,,也是一籌莫展。要想滿足ITER裝置的要求,,只能自主研發(fā),,不斷試驗!”
一次次嘗試,一次次調(diào)整方案,,歷經(jīng)幾十次失敗,,終于,團隊做到了讓銅線100%不斷線,。中國制造的超導(dǎo)電纜,,如期應(yīng)用到ITER計劃中,超導(dǎo)材料也開始量產(chǎn),,從進口變?yōu)槌隹凇?/p>
為了搭建一個測量粒子的能譜設(shè)備,,丁銳團隊花了3年時間:“這個設(shè)備能為EAST運行提供物理數(shù)據(jù)支撐。國際上沒人做,,出于研究需要,,我們就試著自己動手,。”丁銳說,,選用哪種探測器、如何進行粒子收集,,都靠大家一點點摸索,,最終在2020年研發(fā)成功,并很快應(yīng)用在EAST上,。
“關(guān)鍵要看解決了什么技術(shù)問題”
100秒,、200秒、300秒……2021年12月30日,,EAST實現(xiàn)了1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行,,這是目前世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間。
從上“島”求學(xué)到帶領(lǐng)團隊,,丁銳的成長,,離不開等離子體物理研究所的激勵體系;在這里,科研工作者的評價不單看論文,,而是“關(guān)鍵要看解決了什么技術(shù)問題”,。
“我們這個團隊,除科研人員,,還有技術(shù)員,、工程師,按貢獻度評定職稱,。”等離子體物理研究所副所長徐國盛說,,目的就是鼓勵大家解決實際問題。
丁銳曾赴歐洲多個聚變研究中心學(xué)習,、工作,,“科學(xué)島”不少研究人員也都有類似經(jīng)歷。“過去是把科研人員送往國外深造,如今則有越來越多外國學(xué)者來‘島’上,。”徐國盛說,,去年一年,外國學(xué)者以視頻形式遠程參與的實驗就有幾十次,。
在“科學(xué)島”北部兩公里處的大科學(xué)裝置集中區(qū),,聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施園區(qū)最近剛剛交付。周邊,,科學(xué)家小鎮(zhèn),、科學(xué)服務(wù)區(qū)、成果轉(zhuǎn)化區(qū)配套齊全,。作為關(guān)鍵部件的研發(fā)中心,,園區(qū)將為中國自主建造聚變工程實驗堆奠定基礎(chǔ)。
丁銳和團隊一起,,正向更高參數(shù)穩(wěn)態(tài)高約束等離子體運行發(fā)起新的沖擊;這個平均年齡只有35歲的科研團隊,,期待著點亮核聚變的第一顆“人造太陽”……
人民日報記者游儀