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▲中性束注入裝置
　　在中科院合肥研究院等離子體物理研究所（以下簡(jiǎn)稱等離子體所）的東南角，一座靜謐的3層小樓隱匿于蔥郁的林木之中。尋上二樓，會(huì)議室里傳出了熱烈的討論聲。原來，中性束注入（Neutral Beam Injection，NBI）研究室的科研人員正在討論新一輪托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)（EAST）物理實(shí)驗(yàn)前夕該裝置上兩套中性束注入系統(tǒng)的工程調(diào)試結(jié)果。
　　今非昔比。數(shù)年之前，這樣的實(shí)驗(yàn)卻只能想象。從強(qiáng)流離子源研制到首套NBI系統(tǒng)工程調(diào)試，從長(zhǎng)脈沖中性束引出到開展NBI物理實(shí)驗(yàn)，從第二套NBI系統(tǒng)上馬到面向未來聚變堆NBI關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研，等離子體所NBI研究從空白到國際先進(jìn)，每一步的成功都凝聚著NBI人無盡的心血和汗水。
　　決心，始奮斗
　　裝置建設(shè)是開展核聚變實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)，在等離子體所自主研制的首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置全面建成并投入運(yùn)行之后，伴隨一輪輪物理實(shí)驗(yàn)的開展，提升裝置運(yùn)行區(qū)間變得尤為緊迫。急需建設(shè)電流驅(qū)動(dòng)和高功率輔助加熱系統(tǒng)以提高EAST的科學(xué)研究水平，滿足其探索先進(jìn)托卡馬克運(yùn)行模式的科學(xué)目標(biāo)。中性束注入加熱作為聚變裝置輔助加熱的必要手段，可滿足聚變點(diǎn)火、燃燒等離子體控制、電流驅(qū)動(dòng)等多項(xiàng)需求，也是未來聚變研究中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。
　　放眼核聚變研究領(lǐng)域，國際一流的聚變裝置幾乎都配備了中性束束線，更有甚者擁有四至五套不同功率的NBI系統(tǒng)。七年之前，等離子體所NBI研究還僅停留在一個(gè)課題組。2008年，等離子體所研究員胡純棟懷揣著為EAST研制NBI的堅(jiān)定決心在所領(lǐng)導(dǎo)支持下帶領(lǐng)新組建的NBI研究室踏上了艱苦的征程。
　　等離子體所NBI研究起步時(shí)困難重重，不僅沒人沒錢沒技術(shù)，還面臨著國外同行的技術(shù)壟斷，一支只有幾個(gè)人的小組在一窮二白的情況下想要研制出國內(nèi)一流、國際領(lǐng)先的兆瓦級(jí)中性束注入裝置，可謂難于上青天。
　　“怕什么？”胡純棟帶領(lǐng)的NBI團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)就在于年輕不任性，意志堅(jiān)定，敢于挑戰(zhàn)。立足本職工作培養(yǎng)人才，他想方設(shè)法借調(diào)科研周轉(zhuǎn)資金，爭(zhēng)取國家項(xiàng)目支持。這支“年幼”的團(tuán)隊(duì)肩負(fù)著信任與囑托，懷揣著對(duì)聚變事業(yè)的熱愛與追求，滿懷激情與夢(mèng)想踏上了開展NBI研究的艱辛道路。
　　汗水，扛得住
　　中性束注入系統(tǒng)涉及等離子體物理、強(qiáng)流離子束、精密機(jī)械制造、高真空、低溫工程、高電壓及隔離、遠(yuǎn)程測(cè)控以及輻射防護(hù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域。在研發(fā)過程中，強(qiáng)流離子源是“源頭”設(shè)備，離子源的優(yōu)劣直接決定了中性束的品質(zhì)。兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源的研制在國內(nèi)屬于開創(chuàng)性的工作，首當(dāng)其沖的是其關(guān)鍵部件的精密機(jī)械加工制造，特別是離子源引出系統(tǒng)各電極的加工尤為困難。
　　百萬升抽速的低溫冷凝泵組研制又是擺在NBI團(tuán)隊(duì)面前的另一座大山。在大功率NBI系統(tǒng)中，需要由真空系統(tǒng)及時(shí)抽除的氣體量在1.0×104Pa.l.s-1量級(jí)。在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)空間十分有限的條件下，完成泵組工程研制并實(shí)現(xiàn)主低溫泵與差分低溫泵協(xié)同工作，必須攻克系列關(guān)鍵技術(shù)。除此之外，還有高壓電源系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，束傳輸物理與工程、溫度測(cè)量系統(tǒng)、儀控與連鎖保護(hù)系統(tǒng)、束診斷測(cè)量系統(tǒng)等，一個(gè)個(gè)攔路虎不時(shí)出現(xiàn)，每一個(gè)子系統(tǒng)的每一次進(jìn)展都飽含科研人員的汗水。
　　炎炎夏日，他們?cè)趷灍岐M小的裝置容器內(nèi)拆檢零部件；寒風(fēng)刺骨，他們攜帶精密儀器在冰涼的裝置上實(shí)地調(diào)試設(shè)備、檢測(cè)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)室、EAST大廳、總控室、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試平臺(tái)處處可見他們奔波忙碌的身影。一塊塊硬骨頭最終都被NBI人逐一啃下，等離子體所NBI裝置建成并調(diào)試成功，正式應(yīng)用于EAST物理實(shí)驗(yàn)研究。
　　成績(jī)，勝不驕
　　在包括中性束注入系統(tǒng)的EAST輔助加熱項(xiàng)目于2008年正式立項(xiàng)之后，中性束注入研究好似迎來了蓬勃發(fā)展的春天，突破關(guān)鍵問題的一項(xiàng)項(xiàng)重大成果猶如雨后春筍，層出不窮。NBI人穩(wěn)打穩(wěn)扎，在科研道路上步步為營(yíng)，勝不驕、敗不餒，取得了一項(xiàng)項(xiàng)新突破。
　　2010年12月，第一臺(tái)兆瓦級(jí)大功率離子源研制成功；2011年5月，樣機(jī)主真空室研制成功；2011年12月，樣機(jī)百萬升抽速低溫冷凝泵機(jī)組研制成功；2012年1月，兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源階段性調(diào)試成功；2012年底，實(shí)現(xiàn)100秒長(zhǎng)脈沖中性束并在國內(nèi)尚屬首次；2013年9月，第一套NBI工程調(diào)試成功……
　　2014年7月13日凌晨5時(shí)許，EAST實(shí)驗(yàn)總控發(fā)來“READY”信號(hào)，NBI運(yùn)行人員隨即根據(jù)指令，啟動(dòng)全套運(yùn)行程序“起弧—放電—出束—注入”，監(jiān)視器屏幕上緩緩顯示出了引出束放電波形，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)EAST裝置的首次注入。在當(dāng)年的EAST物理實(shí)驗(yàn)中，第一套中性束注入系統(tǒng)首次投入使用并實(shí)現(xiàn)了NBI高約束模式等離子體運(yùn)行，開展了NBI相關(guān)的多種物理實(shí)驗(yàn)，取得了驕人的成績(jī)。
　　憑借著NBI人的艱苦奮斗，我國在中性束注入加熱研究領(lǐng)域一步一個(gè)堅(jiān)實(shí)的腳印不斷向前邁進(jìn)。等離子體所NBI的研究同樣也受到了國內(nèi)外同行的高度肯定。有國外專家稱贊“太棒了”“短時(shí)間內(nèi)完成了這么好的工作！”今年2月，EAST輔助加熱系統(tǒng)項(xiàng)目國家驗(yàn)收意見認(rèn)為“中性束注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全國產(chǎn)化，其能量范圍、輸出功率、脈沖長(zhǎng)度均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平”。
　　歷經(jīng)數(shù)年的發(fā)展，這支最初只有幾人的課題組已經(jīng)擴(kuò)建成為一支在中性束注入研究及其實(shí)驗(yàn)運(yùn)行方面專業(yè)素質(zhì)過硬、肯拼、能干的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。在裝置研制過程中，對(duì)兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源磁場(chǎng)位型特性、中性束傳輸過程中再電離損失抑制、強(qiáng)流離子源關(guān)鍵物理與工程技術(shù)問題、束流光學(xué)、束品質(zhì)優(yōu)化等問題開展了深入研究，形成了一批創(chuàng)新成果，掌握了關(guān)鍵核心技術(shù)。
　　如今，EAST新一輪物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)拉開帷幕，等離子體所NBI人自主研制的兩套NBI系統(tǒng)即將在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用，助推EAST既定科學(xué)目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。在開展物理實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，NBI人還瞄準(zhǔn)國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER計(jì)劃和中國未來聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR的NBI系統(tǒng)研究。
　　（原載于《中國科學(xué)報(bào)》 2015-06-15 第8版 平臺(tái))