“人造太陽(yáng)”是怎樣升起的？

2007/1/19 9:50:00

新華網(wǎng)合肥1月15日電(李斌、楊文婷、蔡敏)50毫秒！雖然放電時(shí)間不到１秒，卻使人們進(jìn)一步看到了通過(guò)核聚變解決能源問(wèn)題的希望。

    從2006年9月28日起的第一輪放電，到2007年1月15日起的第二輪放電，我國新一代“人造太陽(yáng)”——全超導非圓截面核聚變實(shí)驗裝置（EAST），以不爭的建設、運行業(yè)績(jì)向世人表明：中國人在核聚變實(shí)驗領(lǐng)域站到了世界前沿。

    一個(gè)沒(méi)有人做過(guò)的全超導核聚變實(shí)驗裝置，一門(mén)最前沿的基礎科學(xué)……人們不禁要問(wèn)：“人造太陽(yáng)”實(shí)驗裝置是怎樣在中國升起的？“人造太陽(yáng)”真會(huì )解決這個(gè)星球面臨的能源問(wèn)題嗎？

    實(shí)現核聚變發(fā)電，成為人類(lèi)的夢(mèng)想

    太陽(yáng)是通過(guò)內部的核聚變不斷輻射熱量和能量的。面對人類(lèi)能源危機，人們將希望的目光寄托在可控熱核聚變上。

    上世紀50年代起，人類(lèi)開(kāi)始研究核聚變，研制成功氫彈�？刂坪司圩儭�—讓核聚變產(chǎn)生的能量得到約束，溫柔平和地長(cháng)期釋放——實(shí)現核聚變發(fā)電，成為人類(lèi)的夢(mèng)想。

    一些發(fā)達國家紛紛興建“托卡馬克”裝置——構造一個(gè)形如中空面包圈的環(huán)形磁容器，利用強磁場(chǎng)約束帶電粒子，將聚變原料加熱到上億攝氏度高溫，實(shí)現聚變反應。我國也在上世紀70至90年代在合肥、成都等地興建了數座托卡馬克裝置，進(jìn)行核聚變實(shí)驗研究。

    然而，由于技術(shù)局限，全球現有“人造太陽(yáng)”實(shí)驗裝置放電的時(shí)間很短，最長(cháng)只有4分鐘。人們寄希望于全超導技術(shù)的應用，這種技術(shù)可以使等離子體穩定運行也就是放電的時(shí)間進(jìn)一步延長(cháng)到16分鐘。

    上世紀末期，美國、日本、印度等國家開(kāi)始研制全超導核聚變實(shí)驗裝置。我國從1998年起，也將這一項目列為“九五”期間6大科學(xué)工程之一，加緊在合肥部署和研制。

    “我們的部件，現在比俄羅斯的還有競爭力”

    國際上沒(méi)有一個(gè)國家研制過(guò)全超導托卡馬克裝置。經(jīng)驗匱乏、資料缺乏，加上經(jīng)費不足、建設工期較短……中國科學(xué)院等離子體研究所EAST團隊成立之初，就面臨巨大的困難和挑戰。

    “聽(tīng)說(shuō)我們要用2000萬(wàn)美元建造全超導核聚變裝置，國外沒(méi)有人相信，認為中國人只是在嘴上說(shuō)說(shuō)而已�！边h離合肥市區的科學(xué)島上，回想當年，等離子體研究所副所長(cháng)武松濤記憶猶新。

    在借鑒一些現有國際方案和已有先進(jìn)國家的相關(guān)材料的同時(shí)，中國科學(xué)家決定自主設計方案，自主研制一些關(guān)鍵器件，走一條“省錢(qián)的路”。

    在國外，類(lèi)似實(shí)驗裝置的相關(guān)部件主要由工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)。EAST工程所需部件大都是非標準產(chǎn)品，而我國工業(yè)界力量相對較弱，中科院等離子體研究所設立了上百人的研制中心，自主加工制作關(guān)鍵部件。

    絕緣子是EAST裝置的核心部件。1998年武松濤和同事去俄羅斯考察，想買(mǎi)幾百個(gè)這種如同圓珠筆大小的部件，對方一報價(jià)：一個(gè)1400美元�！耙粌蓚�(gè)狠狠心就買(mǎi)了，但這么多，就太貴了�！蔽渌蓾�咬咬牙：“我不信這個(gè)東西自己做不成！”

    回國后，31歲的潘皖江博士帶領(lǐng)一個(gè)小組從基礎原理、基礎結構、基礎實(shí)驗做起。在超低溫下，部件動(dòng)輒非裂即碎。失敗了一次又一次，歷時(shí)三年終于在2000年研制成功�！拔覀兊牟考�現在比俄羅斯的還有競爭力�！�

    導體研制、磁體研制、精密加工、絕緣處理……一個(gè)個(gè)難關(guān)相繼被攻破。這些技術(shù)不僅解決了EAST裝置的難題，還可以輻射到其他工業(yè)領(lǐng)域。

    約束帶電粒子的強磁場(chǎng)，是通過(guò)超導導體中的強大電流產(chǎn)生的，而低溫是維持材料超導性的先決條件�？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)努力，成功地將EAST200多噸冷制部件的溫度降到了零下269攝氏度�！�2004年，印度自己研制的托卡馬克裝置降到60多攝氏度，就降不下去了�！表椖靠偣こ處熚膛宓抡f(shuō)。

    預計2008年建成的韓國類(lèi)似裝置已耗資3.5億美元，同樣項目在美國需要5.7億美元。

    8年時(shí)間、2億元人民幣、56項具有自主產(chǎn)權的關(guān)鍵技術(shù)——主要依靠自己的力量，中國科學(xué)家不僅建成世界上第一個(gè)全超導核聚變實(shí)驗裝置，而且實(shí)現連續成功放電，以高效率創(chuàng )造了令世人驚異的成績(jì)。

    “以前無(wú)人理睬，現在國際重要的聚變大會(huì )競相邀請，成了VIP（貴賓）；以前只能是張貼報告，頂多是口頭報告，現在是邀請報告�！眹�際學(xué)術(shù)會(huì )議上“待遇”的轉變，讓武松濤感觸良多。

    “對世界聚變研究產(chǎn)生重要影響的先進(jìn)科學(xué)設備”、“世界上第一個(gè)同時(shí)具有全超導磁體和主動(dòng)冷卻結構的托卡馬克”，一系列評價(jià)接踵而至�！癊AST將在未來(lái)10年內保持世界先進(jìn)水平�！泵绹�核能��(zhuān)家蓋瑞·杰克遜博士說(shuō)。

    在我國率先建成第一個(gè)全超導托卡馬克后，日本計劃參照我國的方法將現有裝置改造成全超導裝置；美國由于諸多因素，取消了原有計劃……

　　“我做不下去了，換人吧”

    成功設計出“絕緣子”的潘皖江，在多次失敗后一度陷入絕望：“我做不下去了，換人吧�！�

    拿不出總體設計方案時(shí)，武松濤感覺(jué)“走投無(wú)路、無(wú)從做起”。種種壓力疊加，讓這位科學(xué)家甚至在同事面前掉下了眼淚：“這個(gè)項目如果沒(méi)做好，我們愧對整個(gè)社會(huì )，愧對整個(gè)國家�！�

    一雙雙熱情的手伸向他們，一句句溫暖的話(huà)在他們耳邊響起。研究室同事安慰潘皖江，“我們可以一起從頭做起，一起從最基礎做起�！彼�里的老研究員鼓勵武松濤：“我都能感覺(jué)到你們的壓力，我相信你們能完成任務(wù)�！�

    “保證星期六不休息，星期天休息不保證”－－這是團隊成員們不成文的作息守則�？蒲腥藛T遠赴俄羅斯，從一堆超導導線(xiàn)中挑選優(yōu)質(zhì)導線(xiàn)，枯燥的工作一干就是半年，而為了節約經(jīng)費，研究人員寧愿每天在冰天雪地里走40多分鐘，把鞋子都走壞了兩雙；年近古稀的研究者大熱天還堅守在實(shí)驗室，暈倒后第一句話(huà)竟然還在問(wèn)工作怎么樣了。

    何以如此？“是一種精神、一種事業(yè)的快樂(lè )，支撐起了這些人�！毖芯克�所長(cháng)李建剛說(shuō)：“這些‘臭皮匠’一起完成一件事，我們所的團隊精神沒(méi)說(shuō)的�！�

    200多人的團隊平均年齡40歲，沒(méi)有一個(gè)院士�！啊畣蝹�(gè)’拿出去都不是最強的，但是合在一起就能發(fā)生‘核聚變’�！苯�(jīng)歷整個(gè)研制過(guò)程的武松濤說(shuō)。

    2006年11月21日，國際熱核聚變實(shí)驗反應堆計劃（ITER）終于塵埃落定，正式啟動(dòng)。這一舉世矚目的反應堆將建設10年。作為參與國家之一，中國將承擔10％的責任，而中科院等離子體研究所將承擔起一批部件的研發(fā)任務(wù)，涉及超導技術(shù)、大功率電源技術(shù)、遙控技術(shù)等。

    科學(xué)家預計要到2050年左右，才能真正實(shí)現核聚變發(fā)電。追逐“太陽(yáng)”的過(guò)程，絢爛美麗而又充滿(mǎn)艱辛。擺在中國科學(xué)家面前的道路，也同樣是充滿(mǎn)荊棘。但我們堅信，他們離“太陽(yáng)”一定會(huì )越來(lái)越近……

    “我們已經(jīng)好幾年沒(méi)有過(guò)年了�！�15日上午，武松濤在電話(huà)中告訴記者，本輪實(shí)驗之后，整個(gè)團隊將放一次長(cháng)假，“畢竟，我們虧欠大家太多了�！�