當(dāng)技術(shù)成為了牽動(dòng)改革的重要參數(shù),那些利用新技術(shù)、新業(yè)態(tài)為改革賦能的創(chuàng)造者,那些知識(shí)密集、智力密集、推動(dòng)中國(guó)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的新型勞動(dòng)者,他們就是——新動(dòng)力人群。今天,請(qǐng)他們來談?wù)勛约旱墓适隆?/strong>
煤炭、石油、天然氣這些化石能源,賦予了我們現(xiàn)代文明,但其不可再生性和引發(fā)的環(huán)境問題,同樣帶給我們巨大的困擾和傷害。解決方案,就是核聚變——人類能源的終極目標(biāo)。這是跟太陽(yáng)一樣的能源。這也是中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的科研人員對(duì)未來的暢想,在蜀山湖畔的董鋪島上,他們?yōu)榱诉@個(gè)目標(biāo)研究了幾十年,這個(gè)島也由此被稱為科學(xué)島。他們想在這個(gè)小島上,造出一個(gè)“太陽(yáng)”。我們都知道,原子是構(gòu)成物質(zhì)的小粒子,是化學(xué)反應(yīng)不可再分的最小微粒,但原子內(nèi)部并不簡(jiǎn)單。以最小的原子,氫原子為例,1個(gè)原子里有1個(gè)原子核,1個(gè)電子。原子核體積不大,質(zhì)量卻極大,因此能夠緊緊束縛質(zhì)量極小的電子,讓電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)。
在一定條件下,兩個(gè)會(huì)互相靠近、吸引,碰撞在一起,其中的原子核就會(huì)發(fā)生聚合,從而生成新的、質(zhì)量更重的原子核,同時(shí)釋放一個(gè)高能量的中子。這個(gè)中子,就攜帶著核聚變所產(chǎn)生的極高能量。 而太陽(yáng)的能量,正是來自于其內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)。
中科院等離子體物理研究所研究員丁銳介紹,“我們選用的核聚變?cè)鲜?strong>氘和氚,氘在海水里直接就能提取,氚也可以通過人工制備獲得?!?/section>而等到核聚變堆實(shí)現(xiàn)的那一天,就不用再擔(dān)心能源問題了,人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)會(huì)徹底改變。目前被認(rèn)為最有前景的人為可控制的核聚變,是磁約束核聚變,其中最有希望實(shí)現(xiàn)商業(yè)利用的概念,是被稱之為“托克馬克”的裝置。在科學(xué)島上,中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的科研人員,默默地在這條道路上探索了幾十年。從1992年開始,兩年時(shí)間,先后共46節(jié)火車車廂從俄羅斯運(yùn)來設(shè)備?!八麄兇蛩惆岩粋€(gè)半超導(dǎo)托克馬克裝置贈(zèng)送給其他國(guó)家,然后自己做一個(gè)更大的。”老所長(zhǎng)霍裕平說,“那就送給我們吧?!?/section>3年半后,科研人員們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上,組裝出了自己的半超導(dǎo)托克馬克裝置——合肥超環(huán)HT-7。合肥超環(huán)HT-7運(yùn)行后不久,科研人員又提出一個(gè)大膽設(shè)想:做一個(gè)更先進(jìn)的全超導(dǎo)偏濾器托克馬克裝置。合肥超環(huán)HT-7都是半超導(dǎo),而全超導(dǎo)呢?當(dāng)時(shí),世界上沒有任何一個(gè)國(guó)家研制出全超導(dǎo)裝置。今天,島上有一座直徑8米、高11米、看起來像個(gè)巨大鍋爐的裝置,就是他們歷時(shí)整整10年,自主設(shè)計(jì)建造的世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置——東方超環(huán)(EAST)。 2006年9月26日,東方超環(huán)建成放電;10月16日,第21屆世界聚變能大會(huì)在成都召開,時(shí)任等離子所所長(zhǎng)的萬元熙院士第一個(gè)作報(bào)告,向大會(huì)宣布了東方超環(huán)的建設(shè)成果。全場(chǎng)600多位國(guó)際聚變界專家學(xué)者全體起立,為中國(guó)東方超環(huán)建成鼓掌祝賀。我們自己的實(shí)驗(yàn)裝置造好了,從“實(shí)驗(yàn)”到“應(yīng)用”又有多遠(yuǎn)的距離呢?
核聚變反應(yīng),需要三個(gè)控制條件,即溫度、密度、時(shí)間。“如果離子一不小心跑飛了,哪來的聚合?”丁銳解釋,“所以溫度乘以密度乘以約束時(shí)間,就是核聚變的三乘積。只有達(dá)到一定的值,才可以實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火?!?/section>而東方超環(huán),就是用來開展實(shí)驗(yàn),如何有效提高這個(gè)值。2017年7月,東方超環(huán)實(shí)現(xiàn)了101.2秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行,這個(gè)記錄,至今保持著世界領(lǐng)先,從未被超越。2006年“上島”的研究員丁銳,是一名80后,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展等離子體與材料的相互作用方面的研究,他們主要做的工作是“如何延長(zhǎng)材料的使用壽命,減少對(duì)等離子體性能的影響”。“核聚變需要控制在上億度的高溫條件下,而沒有哪種材料能承受。雖然我們用磁場(chǎng)把等離子體約束了起來,仍有一些等離子體會(huì)接觸到材料,一般材料都無法承受這樣的沖擊。所以我就要讓材料受到的損傷最小?!?/section>東方超環(huán)內(nèi)部實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖丁銳說,實(shí)現(xiàn)核聚變雖然是一個(gè)崇高而遠(yuǎn)大的理想,但大部分時(shí)間都是默默無聞地埋頭苦干,要承受孤獨(dú)和疲憊,放棄一些同齡人的娛樂和享受。
但他依然熱愛,“我喜歡探索類的工作,對(duì)未知抱有強(qiáng)烈的好奇心,這份職業(yè)也可以帶給我很大的愉悅和滿足感”。追逐核聚變,將會(huì)走到什么時(shí)候、走到什么地方,恐怕沒人知道。但過程中的每一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和思考,在未知中走出的每一個(gè)腳印,都是照向未來的一絲光亮。因?yàn)閳?jiān)持,才會(huì)有結(jié)果;而不是看到結(jié)果,才去堅(jiān)持。中國(guó)科學(xué)家追逐核聚變的道路,正是這樣走出來的,也將繼續(xù)這樣走下去。
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