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中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST团队——准备着,点亮“人造太阳”

作者:
游 仪
来源:
人民日报
2022/06/10 12:01
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【摘要】:
多年来,中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST团队,为实现人类开发利用核聚变能源的梦想,一直努力奔跑着,目标直指在中国大地上点亮“核聚变发电的第一盏灯”。

4层楼高、直径8米、重400吨——这就是被称为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),坐落在安徽合肥“科学岛”上。

  多年来,中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST团队,为实现人类开发利用核聚变能源的梦想,一直努力奔跑着,目标直指在中国大地上点亮“核聚变发电的第一盏灯”。

  “让中国‘人造太阳’发出更多光和热”

  早上7点,EAST实验物理协调人丁锐的身影就已出现在控制室里:“我们正在进行新一轮实验,大屏上跳动的数字,就是‘人造太阳’的实验放电次数。”

  今年,是丁锐加入等离子体物理研究所的第十六个年头;历经多次实验,他见证了EAST一次又一次突破极限……

  人类为何要“造太阳”?“因为煤、石油、天然气不可再生,终有一天会被耗尽。风能、水能、太阳能等新能源,受限于天气或地理环境,也难以完全满足需要。”丁锐告诉记者,通过模拟太阳内部核聚变原理,实现源源不断的清洁能源供应,是他一直以来的梦想。

  怀揣同一个梦想,五湖四海的青年科学家们汇聚于此。丁锐的团队,负责研究EAST实验中等离子体与材料的相互作用,目的是延长材料的使用寿命。

  90后徐国梁,高中时听说我国全面开展国际热核聚变实验堆(ITER)计划工作的消息后,就在心中埋下了科研报国的种子。3年前博士毕业,徐国梁成了科研团队的一员。

  作为应用超导工程技术研究室副主任,入所10多年的秦经刚承担ITER采购包多个关键部件的研发。他告诉记者,“如果说EAST是研究核聚变能的基础,ITER计划则能让中国‘人造太阳’发出更多光和热。”

  “没了后顾之忧,更能潜心钻研”

  虽然三面环水,远离城市,可在丁锐看来,“科学岛”上样样有。学校、医院齐全,宿舍、食堂便利,“所里连健身设施都考虑到了,建了篮球场、网球场和羽毛球馆,更别提实验必需的精密仪器了。”

  “没了后顾之忧,更能潜心钻研。”丁锐说。从技术突破到工程建设,从系统集成到科学研究,EAST团队攻克了一个又一个难题。

  要想实现稳定强磁场环境,超导材料十分关键。一根超导线,既要挤压缠绕,又得拥有一定的空隙率,这曾让秦经刚愁得吃不下饭:“曾经请过国外专家,也是一筹莫展。要想满足ITER装置的要求,只能自主研发,不断试验!”

  一次次尝试,一次次调整方案,历经几十次失败,终于,团队做到了让铜线100%不断线。中国制造的超导电缆,如期应用到ITER计划中,超导材料也开始量产,从进口变为出口。

  为了搭建一个测量粒子的能谱设备,丁锐团队花了3年时间:“这个设备能为EAST运行提供物理数据支撑。国际上没人做,出于研究需要,我们就试着自己动手。”丁锐说,选用哪种探测器、如何进行粒子收集,都靠大家一点点摸索,最终在2020年研发成功,并很快应用在EAST上。

  “关键要看解决了什么技术问题”

  100秒、200秒、300秒……2021年12月30日,EAST实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

  从上“岛”求学到带领团队,丁锐的成长,离不开等离子体物理研究所的激励体系;在这里,科研工作者的评价不单看论文,而是“关键要看解决了什么技术问题”。

  “我们这个团队,除科研人员,还有技术员、工程师,按贡献度评定职称。”等离子体物理研究所副所长徐国盛说,目的就是鼓励大家解决实际问题。

  丁锐曾赴欧洲多个聚变研究中心学习、工作,“科学岛”不少研究人员也都有类似经历。“过去是把科研人员送往国外深造,如今则有越来越多外国学者来‘岛’上。”徐国盛说,去年一年,外国学者以视频形式远程参与的实验就有几十次。

  在“科学岛”北部两公里处的大科学装置集中区,聚变堆主机关键系统综合研究设施园区最近刚刚交付。周边,科学家小镇、科学服务区、成果转化区配套齐全。作为关键部件的研发中心,园区将为中国自主建造聚变工程实验堆奠定基础。

  丁锐和团队一起,正向更高参数稳态高约束等离子体运行发起新的冲击;这个平均年龄只有35岁的科研团队,期待着点亮核聚变的第一颗“人造太阳”……(记者 游 仪)

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