让“人造太阳”从东方升起
历史的车轮驶入1978年,这是一个永载史册的年份。就在这年的3月,盛况空前的全国科学大会在北京隆重举行。科学的春天来了。
我国的科技事业蓬勃发展,科技实力持续增强,开启了中国人独立探索极地的伟大征程,让印刷业“告别铅与火,迎来光与电”,“嫦娥”奔月从梦想变为现实,“人造太阳”屡创世界纪录……中国科技在国际上产生了重要影响,也争得了一席之地。
从1000万摄氏度持续60秒放电成功,到5000万摄氏度等离子体稳定持续燃烧100.12秒,再到实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,我国在“人造太阳”实验装置方面数次创造新的世界纪录,也让童谣里唱的“种太阳”一点点变为现实。
海水中大量蕴藏的同位素氘和氚在聚变成一个氦原子的过程中,能够释放出巨大能量,这和太阳产生光和热的过程相似。如果人类掌握了核聚变能源,将拥有可使用上十亿年的清洁能源。因此,受控热核聚变实验装置被人们称之为“人造太阳”,是地球寻找能源出路的希望。被寄予最大希望的核聚变实验方案叫“托卡马克”。
“人造太阳”这场追梦旅程从上世纪50年代开始。那个时候,很多国家研制托卡马克装置。“托卡马克”是人们实现“完美能源”的希望,也被称为“人造太阳”,属于被寄予最大希望的核聚变实验方案,也就是用超强的磁场约束高温的核燃料。
到了上世纪90年代初,苏联已经着手开发第二代“托卡马克”,并有意把第一代装置送给其他国家,这对于“零起步”的中国而言机会难得。时任中科院等离子体物理研究所所长的霍裕平院士提议,用牛仔裤、羽绒服和他们换!
于是,我国用价值400万元人民币的羽绒服、牛仔裤、瓷器等生活物资,换来一个当时价值1800万卢布的半超导托卡马克装置。
该装置被引进后,我国科学家加以改造,还做了大量实验,取得了优于其他国家的实验成绩。为了实现半超导到全超导的转变,中科院等离子所于1998年成立团队,准备建设世界首个全超导托卡马克实验装置(缩写为EAST,也被称为“东方超环”)。
中科院等离子所所属的12个研究室,两个技术支撑中心,攻克了一个个难关。绝缘子是核心部件,这种只有圆珠笔大小的部件需要几百个,国外报价一个上千美元。科学家们咬咬牙:“太贵了,不信这个东西我们自己做不成!”
于是,中科院等离子所潘皖江博士带领一个小组,历时3年,终于将绝缘子研制成功。然而,导体研制、水冷系统、精密加工……一个个难关,一次次失败接踵而至。有的科学家在国外求解技术难点时,为了节约经费,宁愿每天在冰天雪地里走40多分钟。年近古稀的老科学家在高温中晕倒在实验室,醒来第一句话就是问工作怎样了……
2006年9月,我国自主设计建造的EAST建成,并完成了首次成功放电,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。与国际同类实验装置相比,它在当时获得四项世界“第一”,即使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快。
此后,经过科学家们坚持不懈的努力,EAST放电实验实现了从30秒到60秒,再到百秒量级的跨越,一次又一次创造了核聚变的世界纪录。


