向著“太陽(yáng)”，再出發(fā)——我國(guó)“人造太陽(yáng)”開(kāi)啟新一輪實(shí)驗(yàn)

新華社合肥12月21日電 2021年的最后一個(gè)月，在安徽省合肥市西郊董鋪水庫(kù)旁的科學(xué)島——中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）再度開(kāi)機(jī)運(yùn)行。

本月初，新一輪實(shí)驗(yàn)開(kāi)始了。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、等離子體物理研究所所長(zhǎng)宋云濤告訴記者，此次實(shí)驗(yàn)建立在對(duì)上一輪實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)以及對(duì)EAST輔助加熱等系統(tǒng)升級(jí)改造的基礎(chǔ)之上，目標(biāo)是讓“人造太陽(yáng)”向著更“熱”更“持久”發(fā)起沖擊。

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，能不能在地球上造出一個(gè)“人造太陽(yáng)”，實(shí)現(xiàn)人類源源不斷的清潔能源供應(yīng)夢(mèng)想？20世紀(jì)中葉人類開(kāi)始核聚變能源研究，20世紀(jì)70年代中科院成立了研究托卡馬克的課題組，并逐步在合肥等地布局設(shè)點(diǎn)。

高約11米，直徑約8米，重400余噸，看上去像一個(gè)巨大的“罐子”——這就是EAST，匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強(qiáng)磁場(chǎng)”“超大電流”等尖端技術(shù)于一“罐”，用來(lái)模擬太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)機(jī)制。

2021年4月13日拍攝的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。新華社記者 周牧 攝

建成10余年來(lái)，合計(jì)超過(guò)萬(wàn)人次的中外科研工作者，在這個(gè)大科學(xué)裝置上合力沖擊“人造太陽(yáng)”的夢(mèng)想，先后實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行、電子溫度1億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行等國(guó)際重大突破。

在EAST控制大廳，每隔一段時(shí)間，警報(bào)燈閃爍，中央大屏幕上開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后，左上角的一行數(shù)字就會(huì)增加。“105689”，這是記者近日去采訪時(shí)，看到的“人造太陽(yáng)”的實(shí)驗(yàn)放電次數(shù)。在今年5月28日凌晨，這個(gè)數(shù)字還是“98958”，也正是這次，EAST實(shí)現(xiàn)1.2億攝氏度101秒等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

2021年5月28日凌晨拍攝的實(shí)驗(yàn)成功后的EAST控制大廳。新華社記者 周牧 攝

“過(guò)去所里都是把科研人員送到國(guó)外深造，如今越來(lái)越多外國(guó)學(xué)者來(lái)到科學(xué)島上‘取經(jīng)’。”宋云濤告訴記者，等離子體物理研究所開(kāi)展“以我為主”的國(guó)際合作，成立國(guó)際聚變能聯(lián)合研究中心，已與30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立合作交流關(guān)系，“在5年內(nèi)將有至少300位世界各地科學(xué)家利用EAST開(kāi)展研究工作。”

探索永無(wú)止境，“人造太陽(yáng)”潛能無(wú)限，核聚變研究的衍生技術(shù)正在悄然改變我們的生活。合肥的地鐵用上了等離子體空氣凈化器，“質(zhì)子刀”正成為一項(xiàng)重要的癌癥治療手段。此外，太赫茲、磁懸浮列車、核磁共振等方面的應(yīng)用正在開(kāi)展。宋云濤介紹，他們牽頭成立合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院，與一些高能耗企業(yè)合作，聯(lián)合開(kāi)展“雙碳”等方面的成果轉(zhuǎn)化。

記者在控制大廳看到了EAST實(shí)驗(yàn)運(yùn)行負(fù)責(zé)人錢金平，21年前他大學(xué)畢業(yè)“登島”研究核聚變，見(jiàn)證了“人造太陽(yáng)”從無(wú)到有的過(guò)程，如今又一次過(guò)上“朝七晚九”的實(shí)驗(yàn)期生活。“目前看，此輪實(shí)驗(yàn)至少要持續(xù)到明年5月。”錢金平告訴記者，就像運(yùn)動(dòng)員跑步，速度是逐漸提上來(lái)的，“如今EAST每天實(shí)驗(yàn)放電超過(guò)百次，在不斷地升溫、放電過(guò)程中逐步檢測(cè)性能，最終達(dá)到最佳狀態(tài)。”

　　12月15日拍攝的EAST控制大廳。新華社記者 張端 攝

目前，下一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆已完成工程設(shè)計(jì)，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施正在建設(shè)。如同中國(guó)神話傳說(shuō)里的夸父，在宋云濤等科技工作者看來(lái)，新的一年，“向著‘太陽(yáng)’，再出發(fā)”。