【敢打頭陣的科技力量】 勇闖科學(xué)無人區(qū) “小太陽”沖擊新紀(jì)錄
習(xí)近平總書記在安徽考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，推進(jìn)中國式現(xiàn)代化，科學(xué)技術(shù)要打頭陣，科技創(chuàng)新是必由之路?？倳涍€勉勵(lì)科研工作者要拿出“人生能有幾回搏”的勁頭，放開手腳創(chuàng)新創(chuàng)造。牢記殷殷囑托，本欄目今起推出特別策劃《敢打頭陣的科技力量》，今天播出第一集《勇闖科學(xué)無人區(qū) “小太陽”沖擊新紀(jì)錄》。說到合肥科學(xué)島，這里是安徽乃至全國大科學(xué)裝置和科學(xué)家最為集中的區(qū)域之一。從今年7月開始，島上的科學(xué)家們?yōu)榱擞忠粋€(gè)科學(xué)前沿目標(biāo)厲兵秣馬，并在11月悄然發(fā)起實(shí)驗(yàn)沖擊——讓全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）實(shí)現(xiàn)上億度1000秒的高約束模持續(xù)放電。一億度、1000秒高約束這樣的目標(biāo)意味著什么？這個(gè)不足三平方公里的小島又將帶給世界怎樣的震撼？12月26號，記者來到科學(xué)島一探究竟。
冬夜里的科學(xué)島，清冷而靜謐。等離子體所的辦公區(qū)燈火通明，在巨大的控制室里，幾十位科學(xué)家盯著屏幕上不斷跳動(dòng)的參數(shù)。2023年4月，這里創(chuàng)下了403秒高約束模等離子體運(yùn)行的世界紀(jì)錄，這次沖擊目標(biāo)，直接把時(shí)長延長了2.5倍。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行 總負(fù)責(zé)人 龔先祖
原來我們是分段考試，階段性考試，我們這次是大考，如果我們能在千秒量級的時(shí)間尺度下，集中解決關(guān)鍵的物理和工程難題，也標(biāo)志著聚變能的研究從基礎(chǔ)科學(xué)到工程實(shí)踐的一個(gè)重要里程碑。
跨越式?jīng)_擊 劍指1000秒
控制室一墻之隔就是EAST，這是全球首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置。它模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的原理，用強(qiáng)磁場約束住高溫的等離子體，產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。EAST已經(jīng)進(jìn)行了14萬次放電實(shí)驗(yàn)，這次“大考”，科學(xué)家們要同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高溫度、更長時(shí)間、更強(qiáng)約束。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 陳冉
這三道難題都要解答出來，我們才算是通過了大考。我們只有同時(shí)達(dá)到這三個(gè)目標(biāo)，才能夠發(fā)現(xiàn)一些我們以前從來沒有發(fā)現(xiàn)過的問題，才能真正地為我們下一代聚變實(shí)驗(yàn)堆裝置，提供有效的借鑒和參考。這就像登山一樣，有的風(fēng)景只有我們在爬到了山頂之后才能看到，我們現(xiàn)在的每一次實(shí)驗(yàn)，都是一次攀登的過程。
即使是失敗的
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 陳冉
沒錯(cuò)，失敗也是通往成功的必然階段。
這段時(shí)間，科學(xué)家們每天要進(jìn)行大約100次的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，同樣意味著，每天也要經(jīng)歷100次的失敗，但是每次晨會(huì)進(jìn)行梳理總結(jié)后，大家又精神抖擻地投入到新的實(shí)驗(yàn)里。從400秒到1000秒，這是一個(gè)跨越式的挑戰(zhàn)目標(biāo)。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行 總負(fù)責(zé)人 龔先祖
在我們的學(xué)術(shù)討論和科學(xué)目標(biāo)的制定過程中，我們崇尚學(xué)術(shù)自由，鼓勵(lì)大家暢所欲言，積極發(fā)表意見，通過大家的集思廣益，群策群力來制定我們的實(shí)驗(yàn)方案，一旦方案確定，我們將組成尖刀班、尖刀排去落實(shí)執(zhí)行。
團(tuán)結(jié)協(xié)作，敢想敢拼，這是等離子體所幾代科學(xué)家的精神和傳承，也一次次締造了令世界矚目的中國速度。要約束住上億度的等離子體是復(fù)雜而危險(xiǎn)的工作，它一旦觸碰到裝置內(nèi)壁就會(huì)造成材料瞬間升華。一次次沖擊中斷，是裝置的自我保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)了。即便如此，在11月份的數(shù)百次沖擊后，裝置也需要維修和養(yǎng)護(hù)。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行 總負(fù)責(zé)人 龔先祖
我們裝置里面出現(xiàn)了問題，美國人說我們需要4個(gè)月左右時(shí)間維修，歐洲人他告訴最少需要6個(gè)月時(shí)間，我們花了多長時(shí)間？我從11月24號停下來的，我到12月7號我們?nèi)炕謴?fù)，現(xiàn)在你們看到現(xiàn)在狀態(tài)，已經(jīng)恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的狀態(tài)。
上世紀(jì)70年代中國啟動(dòng)可控核聚變應(yīng)用研究時(shí)，還處于沒有資料、沒有技術(shù)、沒有裝置的“三無”階段。從一箱子國外帶回的復(fù)印件、光盤起家，到用皮夾克、羽絨服換取前蘇聯(lián)的實(shí)驗(yàn)裝置，再到突破超導(dǎo)材料技術(shù)瓶頸，乃至掌握大型磁體系統(tǒng)、電子回旋加熱、等離子體診斷等一系列核心技術(shù)。一代又一代中國科學(xué)家逢山開路，遇水搭橋，硬生生拼出了一條路，中國也在可控核聚變領(lǐng)域完成了由跟跑、并跑到領(lǐng)跑的躍升。
如今，每年都有300多名全球頂尖的核聚變專家來到科學(xué)島，利用EAST進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和論證。
國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER科學(xué)家 理查德 皮茨
EAST是全世界非常棒的裝置。它不僅僅是ITER的最佳測試平臺(tái)，也對如何改進(jìn)ITER以及其他相關(guān)科研設(shè)施建設(shè)都有著很大的啟發(fā)。
再造一個(gè)太陽，利用核聚變一勞永逸地解決能源問題，這是全人類的終極夢想。目前有35個(gè)國家發(fā)起的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃，是全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目。作為參與方，中國從來不吝于向世界分享我們的裝置和方案，也愿意先行一步去嘗試、探路。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 王騰
我們身上擔(dān)的擔(dān)子都不輕，因?yàn)槟阏镜降谝惶蓐?duì)之后，前面就沒有任何的參照物可言，那我們所做的每一步都是深入無人區(qū)。在這里邊我們是如履薄冰，因?yàn)槟慵纫盐漳愕募夹g(shù)的可靠性，引領(lǐng)這樣一個(gè)前沿研究，同時(shí)也要把握你的方向性的正確不能偏離既定的軌道。
在等離子體所的辦公樓外，矗立著已經(jīng)退役的上一代超導(dǎo)托卡馬克裝置HT-7?？刂剖覂?nèi)，是全球第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置EAST。而在不遠(yuǎn)處，新一代聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施“夸父”已經(jīng)拔地而起。
不謀萬世者不足以謀一時(shí)，等離子體所按照“運(yùn)行一代裝置、建造一代裝置、設(shè)計(jì)一代裝置”的節(jié)奏，在五年甚至十年的時(shí)間跨度上規(guī)劃研究路徑。同時(shí)，人才培養(yǎng)體系的改革也在不斷深化，破除論資排輩，實(shí)行揭榜掛帥，EAST團(tuán)隊(duì)的平均年齡只有39歲，20多個(gè)子系統(tǒng)中有九成是中青年負(fù)責(zé)人挑大梁。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 陳冉
我們所一代一代的科學(xué)家也是不止一次地強(qiáng)調(diào)，希望更年輕的同志能夠站出來勇于去攻克我們現(xiàn)在所面臨的一些難題。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行 總負(fù)責(zé)人 龔先祖
我們要有創(chuàng)新，除了我們自己能夠保持這些優(yōu)良的傳統(tǒng)，我們希望我們年輕的團(tuán)隊(duì)能有敢于挑戰(zhàn)，敢于打頭陣，敢于挑戰(zhàn)自己的創(chuàng)新精神。
作為體育愛好者，龔先祖把追光逐日比作一場馬拉松。特別是當(dāng)我們以領(lǐng)跑的姿態(tài)，義無反顧闖入科學(xué)的無人區(qū)以后，龔先祖把自己定位為暫時(shí)跑在前面的人，在他身后，需要更多的、更有后勁的年輕選手。
在等離子體所1500人的團(tuán)隊(duì)里，不乏像陳冉、王騰這樣的80后、90后科學(xué)家，他們不僅是EAST里的骨干，還承擔(dān)起了下一代裝置“夸父”的建造任務(wù)。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 王騰
就是要研發(fā)當(dāng)前國際上最大的一個(gè)超導(dǎo)磁體，那個(gè)超導(dǎo)磁體的單個(gè)磁體的規(guī)模立起來有19米高，重量超過600噸。它可以運(yùn)行更大的電流，產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場，也有更大的規(guī)模，以期在未來的聚變堆當(dāng)中能夠約束更強(qiáng)的等離體來實(shí)現(xiàn)真正的燃燒聚變和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
接力 托起“明天的太陽”
無論是EAST還是夸父，都還只是實(shí)驗(yàn)裝置。要造出真正有實(shí)用價(jià)值的“人造太陽”，必須經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)裝置到實(shí)驗(yàn)堆、工程堆、商業(yè)電站的多個(gè)階段，這需要數(shù)十年才能圓夢。
科學(xué)島的任務(wù)，也不僅是要完成“人造太陽”的研究，還要托起“明天的太陽”。明天的太陽從哪里升起？這需要在年輕人甚至孩子的心里埋下一顆種子，讓更多的人走進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)，立志為人類的未來貢獻(xiàn)力量?？茖W(xué)島從來不是一座孤島，而是經(jīng)常向公眾開放，讓他們近距離感受大科學(xué)裝置。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 陳冉
他們就可以進(jìn)入到我們這個(gè)主機(jī)大廳，我們的控制大廳，甚至于我們在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，他們也可以去看一看我們做實(shí)驗(yàn)的場景是什么樣子的，我們這些人正在干什么。也是希望我們的公眾把自己家的孩子領(lǐng)到我們這里來，激發(fā)他們的科學(xué)興趣，特別是激發(fā)他們能夠愿意未來投身我們聚變研究的興趣。
在我們離開科學(xué)島的時(shí)候，整備一新的EAST又在進(jìn)行各系統(tǒng)的調(diào)試、測試，準(zhǔn)備發(fā)起新一輪的沖擊實(shí)驗(yàn)。對于未來，科學(xué)家們的初心和目標(biāo)從未改變。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST裝置實(shí)驗(yàn)運(yùn)行 總負(fù)責(zé)人 龔先祖
繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，我們期待我們的基礎(chǔ)科學(xué)的研究成果能夠有更大的產(chǎn)出，能為中國早日實(shí)現(xiàn)聚變能的開發(fā)運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 陳冉
把我們的這個(gè)聚變事業(yè)傳承下去，早日實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所青年科研工作者 王騰
我們未來的攻克下一個(gè)里程碑式的事件，就是第一盞聚變能點(diǎn)亮的燈亮在中國。