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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關鍵核心技術,努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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追逐太陽的人

——記中科院核聚變大科學工程團隊

2019-08-10 光明日報 常河 高夢楠
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語音播報

  從有夢想開始,追逐太陽,探尋太陽的秘密,就成了人類從未停歇的步伐。而人造太陽,開發(fā)利用核聚變能源,更是人類實現(xiàn)終極能源從未褪色的夢想。

  在安徽省合肥市西郊,一座占地3000畝、三面環(huán)水的小島,綠樹成蔭,幽靜如世外桃源,合肥人習慣稱之為“科學島”。日月交輝,湖光島影,無聲的歲月見證了三代聚變人用青春芳華守望“追逐太陽”的跋涉之路。

  東方超環(huán)——這個直徑8米、高11米、看起來像個巨大鍋爐的裝置,就是“科學島”上的科學家們歷時10年自主研制的世界上第一個全超導非圓截面核聚變實驗裝置。它的成功建設和運行贏得國內外專家的高度贊譽,被稱為“世界聚變工程的非凡業(yè)績,世界聚變能開發(fā)的杰出成就和重要里程碑”。

  而為了這一天,在40多年的聚變征途中,一代又一代人接力傳承,中國實現(xiàn)了從跟跑到并跑,再到如今部分核心技術領跑。這群“逐日”的人,就是中國科學院合肥研究院等離子體物理研究所“人造太陽”創(chuàng)新團隊。他們的夢想,就是點亮人類核聚變的第一盞燈。

  拓荒

  1977年9月,剛從同濟大學機械設計與制造專業(yè)畢業(yè)的吳維越來到合肥。下了公交車,眼前便是看不到頭的農田,他不知道要報到的單位還有多遠,于是步行順著小路往前走。沒想到的是,走了兩個小時,才到了一個荒涼的島上。更沒想到的是,他這一走,就是42年。

  他所到的單位是1974年成立的安徽光機所受控熱核反應研究試驗站。更名為中國科學院等離子物體研究所,是吳維越到來后的第二年。事實上,1974年,國家就籌劃在合肥建造一個具有當時世界先進水平的大型核反應實驗裝置,這個承載著中國人最初夢想的托克馬克實驗裝置被命名為“八號裝置”。

  一聲號令下,后來被譽為“中關村民營科技第一人”的陳春先來了,后來的中國工程院院士、當時正在四川大涼山“殺豬、宰羊、挑大糞”的萬元熙來了……那時,正值中國科學的春天,科學的嫩芽茁壯萌發(fā)。

  1979年,由于國民經濟的調整,“八號裝置”停建。“那天,很多人都哭了,5年的汗水啊,大家真舍不得?!被貞浿链?,吳維越眼睛有些濕潤,“但是,所里決定留下已經做好的4部電機,大家相信,終有一天,我們還要繼續(xù)做下去?!?/p>

  這一天終于到來了。

  從1992年開始,兩年時間,先后46節(jié)火車車廂從遙遠的俄羅斯拉來了設備。“蘇聯(lián)解體之前,蘇聯(lián)人打算把一個半超導托克馬克裝置贈送給其他國家,然后他們自己做一個更大的。老所長霍裕平說,那就送給我們吧?!?0多年過去,講起當年引進蘇聯(lián)的T7裝置時,李建剛院士依然很興奮。

  現(xiàn)在,已于2013年退役的T7就擺放在東方超環(huán)大廳門外,像一個環(huán)形穿插進方塊里,更像一個日晷,定格住那段火熱的時光。

  T7被科研人員拆解,組裝,再拆解,再組裝,“這樣大家就知道,原來托克馬克是這樣的啊?!崩罱▌傉f,3年半后,他們在T7基礎上組裝出了自己的托克馬克——合肥超環(huán)HT-7?!癟7能做到放電1000萬度持續(xù)幾秒鐘,而HT-7可以做到1200萬度持續(xù)400多秒,這是目前國際同類裝置中時間最長的高溫等離子放電。”

  不過,在與外國專家合作的過程中,中國科研人員深切意識到,最關鍵的技術部分,一定要百分之百國產化,不然就會受制于人。

  合肥超環(huán)運行后,在探討下一步研究方向時,等離子所的專家們突然提出一個大膽設想:做一個更先進的全超導偏濾器托克馬克裝置。這就是后來的“人造太陽”。

  “人造太陽”是要在地球上模擬太陽的原理,用一個強磁場打造一個“磁籠子”,把上億攝氏度的高溫等離子體約束起來,讓它實現(xiàn)核聚變反應,提供新的能量來源。

  T7和合肥超環(huán)都是半超導,在當時已經是領先的技術,現(xiàn)在要做全超導,簡直不可思議。要知道,當時世界上還沒有任何一個國家研制出全超導裝置。

  拓荒者之所以成為勇士,就是因為他們總是朝著荒無人煙的地域前進,在科學世界也是如此。用科技報效祖國,他們又開始了一次光耀東方的征程。

  傳承

  全超導托克馬克裝置從1996年立項,到2006年9月26日建成放電,他們用了10年。

  通過在全所征集名稱,最終,這個由我國自主設計建造、世界上第一個非圓截面全超導托克馬克核聚變實驗裝置,被命名為“東方超環(huán)”。

  “第一次等離子體放電實驗中,就成功獲得了電流大于200千安、時間接近3秒的等離子體?!?996年來所參加工作的宋云濤,如今已經是等離子所常務副所長,回憶起東方超環(huán)的研制過程,他最難忘的就是整天和電焊工吃住在一起的日子。

  東方超環(huán)放電不到1個月,2006年10月16日,第21屆世界聚變能大會在成都召開,時任等離子所所長的萬元熙院士第一個作報告,向大會宣布了東方超環(huán)的建設成果。全場600多位國際聚變界專家學者全體起立,為中國東方超環(huán)的成功鼓掌祝賀。

  那一刻,這位胃切除4/5、有心肌梗塞病灶仍忘我工作的長者,再也抑制不住內心的激動和自豪,淚花閃現(xiàn)于雙眼。

  那一刻,李建剛想起了40年前大學圖書館里找到的那本只有12頁關于聚變的小冊子。這本當時他沒讀懂的書,卻讓他把人生最美好的時光留在了科學島上,奉獻給了心中的太陽,歷經數(shù)萬次實驗失敗而不悔,在東方超環(huán)關鍵技術發(fā)展、工程建設、系統(tǒng)集成、科學研究等方面解決了一系列技術難題并取得了多項重大成果,為我國乃至世界聚變研究作出重要貢獻。

  那一刻,放棄國外研究所高薪聘請的海歸學子,矢志攻關、嶄露頭角的青年學者,對著反光鏡子焊接、數(shù)千條焊接一次性通過檢測的超級焊工……無不感到榮耀。

  總裝期間,“每天8點準時開會,定下當天的任務,然后一直工作到晚上9點?!睍r任總裝辦主任的吳維越已經記不清這樣的狀態(tài)持續(xù)了多少個日夜,為了不耽誤工作,他卻耽誤了3年的體檢??傃b結束后,利用調試的間隙,他才有時間去醫(yī)院,“一體檢,發(fā)現(xiàn)患了腎極透明細胞癌”。

  拿掉了一只腎,在病床上躺了半年,吳維越又回到了工作崗位。

  宋云濤記得,年近古稀的總工藝師高大明,幾乎24小時守在主機大廳里,連續(xù)高強度工作使他體力不支暈倒在總裝現(xiàn)場,他醒來后第一句話竟然是“超導線圈裝配得怎么樣了?”

  十年磨劍終成器,聚變曙光耀東方。這群“拼命三郎”們的奉獻,換來的是一串串閃耀的成果:2016年1月,東方超環(huán)實現(xiàn)電子溫度超過5000萬度、持續(xù)時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電;2016年11月,獲得超過60秒的完全非感應電流驅動(穩(wěn)態(tài))高約束模等離子體,成為世界首個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運行持續(xù)時間達到分鐘量級的托卡馬克核聚變實驗裝置;2017年7月,實現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行,創(chuàng)造了至今沒有被超越的世界紀錄;2018年7月,實現(xiàn)了高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩(wěn)態(tài)運行模式和1億度等離子體運行等多項重大成果。

  “一代有一代人的夢想,一代有一代人的奮斗?!彼卧茲f。他至今清楚記得他的導師萬元熙院士和李鳳樓院士對他的告誡,核聚變是好幾代人的夢想,青年人要在項目中成長,經得起歷練,早日成長起來,扛起核聚變發(fā)展傳承的重任。

  如今,他對自己的團隊提出的要求,正是昔日老師對自己的教誨。

  正是這種良性傳承,40多年來,這個團隊一代代研究者不懈奮斗,建成并運行了多個國之重器,自主發(fā)展68項關鍵核心技術,建成20個國際先進的平臺和系統(tǒng),先后兩次獲得國家科技進步獎。

  接力

  2006年大學畢業(yè)“上島”,丁銳恰好見證了東方超環(huán)的問世。如今,這位80后已經成為研究員,帶著比他更年輕的團隊負責等離子體與材料的相互作用。

  這得益于等離子所職稱評聘的獨特評價體系?!霸谖覀兯撐牟皇菍懗鰜淼?,而是做出來的?!彼卧茲嬖V記者,從建所開始,職稱評定就不是單純看論文,“而是看你解決了什么技術問題?!?/p>

  丁銳團隊中最年輕的成員出生于1994年,他們要做的工作是“不斷提升材料的性能,延長材料的使用壽命”。

  從20世紀70年代零起步開展超導工程研究的追趕;到90年代初建成我國首個、世界第四個超導裝置合肥超環(huán),實現(xiàn)并跑;再到如今東方超環(huán)代表的全超導技術的超越和領跑。目標有多遠,奔跑的路就有多長。

  這群因為追逐太陽已經習慣了奔跑的人顯然并不滿足于目前的成果。在科技部支持下,他們正在籌劃建設一個新的聚變實驗堆?!澳壳罢谠O計階段,新實驗堆將具有發(fā)電功能?!闭劦竭@里,丁銳有些興奮,“我們可能是離夢想最近的一群。人類核聚變點亮的第一盞燈,一定會在中國?!?/p>

  中科院等離子所核聚變大科學工程團隊平均年齡只有38歲,年輕的活力可以“點燃”太陽。

  如今,這支年輕的隊伍正走向世界聚變舞臺的中央,積極參與全球規(guī)模最大、影響最為深遠的國際熱核聚變實驗堆計劃——ITER,成為該計劃中國工作組的重要成員,承擔了超導導體、校正場線圈、超導饋線、電源、診斷等部件或裝置研制。所有承擔的部件研發(fā)任務做到了100%合格、100%國產化,產品質量和進度均處于ITER七方34個國家之首。憑借東方超環(huán)領先的技術優(yōu)勢,團隊修正了法國主導的ITER電源和日本主導的超導饋線設計方案嚴重缺陷,實現(xiàn)了向歐美發(fā)達國家的技術輸出,一些產品國際市場占有率達到100%,讓“中國設計”應用于國際大科學工程。

  和丁銳一樣出生于1983年的葉孜崇來自香港。以前,他對祖國的了解只局限于對岸的深圳,今年是他在合肥科學島安家的第3年。“祖國的核聚變技術發(fā)展飛速,我想來這里試試看?!比~孜崇說,他喜歡島上的安靜,“環(huán)境幽靜,科研氛圍濃厚,我越來越有信心從事更多的核聚變研究?!?/p>

  夕陽下的“科學島”依舊平靜,微風吹來湖面上水的氣息,寬闊的道路上行人步履匆匆,年輕的步伐總是這么輕盈。

 ?。ㄔd于《光明日報》 2019-08-10 01版)

打印 責任編輯:侯茜

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