***总书记在安徽考察时强调,科技引领中国式现代化,科技创新是必由之路。总书记还鼓励科研人员用“人生还能拼多少次”的能量,放开手脚去创新创造。牢记殷殷叮嘱,本栏目从即日起推出“科技强国谁敢领先”特别企划,今日首期“勇敢走进科学无人区“小太阳”再创新纪录”将被广播。说起合肥科学岛,它是安徽乃至全国大型科学设施和科学家最集中的地区之一。今年7月以来,岛内科学家们一直在为另一个科学前沿目标而努力,并于11月悄然发起实验进攻——让全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现数亿度、1000度的高温。秒。高约束模式继续放电。 1亿度1000秒高约束的目标意味着什么?这座不足三平方公里的小岛将会给世界带来怎样的震撼? 12月26日,记者来到科学岛一探究竟。
冬夜的科学岛寒冷而安静。等离子体研究所的办公区灯火通明,偌大的控制室内,数十名科学家盯着屏幕上不断跳动的参数。 2023年4月,这里创下了403秒高约束模式等离子体运行的世界纪录。这次对目标的冲击,直接将时间延长了2.5倍。
龚显祖,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所EAST装置实验运行总经理
原来我们参加的是分段考试,阶段性考试,而这次我们参加的是大考试。如果能够在数千秒的时间尺度上集中解决关键的物理和工程问题,也将标志着聚变能研究从基础科学转向工程实践的重要里程碑。
跳跃冲击剑指1000秒
控制室的对面就是 EAST,世界上第一个全超导托卡马克装置。它模拟太阳光热原理,利用强磁场约束高温等离子体,产生核聚变反应。 EAST已进行14万次放电实验。在这场“大考验”中,科学家们必须同时实现更高的温度、更长的时间、更强的约束。
陈冉,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
在我们通过考试之前,必须回答这三个难题。只有同时实现这三个目标,才能发现一些以前从未发现的问题,真正为我们下一代聚变实验堆装置提供有效的参考。这就像爬山一样。有些风景只有登上山顶才能看到。我们现在做的每一个实验都是一个攀登的过程。
即使失败
陈冉,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
是的,失败也是成功路上不可避免的一个阶段。
在此期间,科学家每天要进行约100次点火实验,这也意味着他们每天要经历100次失败。然而,每次晨会整理总结后,大家都精神抖擞地投入到新的实验中。 。从400秒到1000秒,这是一个跨越式的挑战目标。
龚显祖,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所EAST装置实验运行总经理
在我们进行学术讨论和制定科学目标的过程中,我们提倡学术自由,鼓励大家自由发言、积极发表意见,通过大家的集思广益和团队合作制定我们的实验计划。方案确定后,我们将组建尖刀班和尖刀队。安排落实。
团结协作、敢想敢拼,这是等离子体所几代科学家的精神和传承,创造了一次又一次令世界瞩目的中国速度。将等离子体抑制在数亿度以上是一项复杂而危险的任务。一旦接触到设备内壁,就会导致材料瞬间升华。撞击后的中断是由于设备的自我保护系统被激活。即便如此,在 11 月份发生了数百次撞击后,该设备仍需要维修和保养。
龚显祖,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所EAST装置实验运行总经理
我们的设备出现问题。美国人说大约需要4个月时间才能修复。欧洲人告诉我们这至少需要六个月。我们花了多长时间?我在11月24日停止了,我们在12月7日恢复了一切。现在你看到现在的情况,已经恢复到实验前的状态了。
中国在20世纪70年代开始受控核聚变应用研究时,还处于无数据、无技术、无设备的“三无”阶段。从从国外带回来的一盒拷贝和光盘开始,到用皮夹克、羽绒服换取前苏联的实验设备,再到突破超导材料的技术瓶颈,甚至掌握大磁体系统、电子回旋加热,等离子诊断等系列核心技术。一代又一代的中国科学家在山上开辟了道路,在水上架起了桥梁。中国在可控核聚变领域也完成了从跟随到领先的跨越。
如今,每年都有超过300名世界顶级核聚变专家来到科学岛,利用EAST进行实验和演示。
国际热核实验反应堆 ITER 科学家理查德·皮茨
EAST 是世界上最好的设备。它不仅是ITER最好的测试平台,对如何完善ITER及其他相关科研设施建设也有很大启发。
重建太阳,利用核聚变一劳永逸地解决能源问题,是全人类的终极梦想。国际热核实验反应堆(ITER)项目目前由35个国家发起,是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目。作为参与者,中国毫不犹豫地与世界分享我们的设备和解决方案,也愿意带头尝试和探索新路径。
王腾,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
我们背负的担子并不轻,因为当你站在第一梯队之后,你的面前就没有任何参照物,所以我们迈出的每一步都是深入无人区。我们在这里如履薄冰,因为你不仅要掌握你的技术的可靠性来引领这样的前沿研究,还要确保你的方向是正确的,不能偏离既定的轨道。
等离子体研究所办公楼外,矗立着退役的上一代超导托卡马克装置HT-7。控制室里有世界上第一个全超导托卡马克装置EAST。不远处,新一代聚变反应堆主机关键系统综合研究设施“夸父”已经建成。
仅仅为未来做计划是不够的。等离子体研究所按照“运行一代装置、建造一代装置、设计一代装置”的节奏,规划五年甚至十年的研究路径。与此同时,人才培养体制改革也在不断深化,取消资历,实行领导。 EAST团队平均年龄仅39岁,20多个子系统90%都是中青年领导。
陈冉,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
我们所几代科学家不止一次强调,希望年轻的同志能够站出来,有勇气去克服我们现在面临的一些问题。
龚显祖,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所EAST装置实验运行总经理
我们必须创新。我们自己除了保持这些优良传统之外,更希望我们年轻的团队具有敢于挑战、敢于带头、敢于挑战自我的创新精神。
作为一名体育爱好者,龚先生把追逐太阳比作马拉松。尤其是当我们一马当先,义无反顾地闯入科学无人区的时候,巩祖就把自己暂时定位为跑在前面的人。在他的身后,我们需要更多更有耐力的年轻球员。
等离子体所1500人的团队中,不乏陈冉、王腾等80后、90后科学家。他们不仅是EAST的中坚力量,还承担着打造下一代设备“夸父”的任务。
王腾,中科院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年科研人员
其目标是开发世界上最大的超导磁体。该超导磁体的单块磁体高19米,重600多吨。它可以运行更大的电流,产生更强的磁场,并且具有更大的规模,希望在未来的聚变反应堆中约束更强的等离子体,以实现真正的燃烧聚变和稳态运行。
接力托起“明天的太阳”
EAST和夸父仍然是实验设备。打造真正具有实用价值的“人造太阳”,必须经历从实验装置到实验堆、工程堆、商业电站等多个阶段。这需要几十年的时间才能实现这个梦想。
科学岛的使命不仅是完成“人造太阳”的研究,更是托起“明日的太阳”。明天太阳会在哪里升起?这就需要在青少年甚至儿童的心中种下一颗种子,让更多的人能够进入基础科学领域,立志为人类的未来做出贡献。科学岛从来都不是一座孤岛,而是经常向公众开放,让他们近距离体验大型科学装置。
陈冉,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
他们可以进入我们的宿主大厅,我们的控制大厅,甚至我们在做实验的时候,他们也可以去看我们实验的场景是什么样的,我们人在做什么。我们也希望我们的公众带着他们的孩子来我们这里激发他们的科学兴趣,特别是他们愿意在未来加入我们的核聚变研究。
当我们离开科学岛时,新装修的EAST正在调试和测试各种系统,准备启动新一轮的撞击实验。对于未来,科学家的初心和目标从未改变。
龚显祖,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所EAST装置实验运行总经理
通过继续保持领先地位,我们期待基础科研成果有更大产出,为我国早日实现聚变能开发应用奠定基础。
陈冉,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
让我们传承我们的聚变事业,早日实现聚变发电。
王腾,中国科学院合肥材料科学研究院等离子体研究所青年研究员
未来我们要征服的下一个里程碑事件是中国第一盏聚变能源之光的点亮。
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