全國政協(xié)委員，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院院長段旭如介紹，全世界啟動(dòng)ITER計(jì)劃，包括中國參加ITER計(jì)劃，是由于大家都認(rèn)為ITER是實(shí)現(xiàn)聚變能和平利用的最關(guān)鍵一步，所以全世界都在集中力量確保ITER建設(shè)的成功也確保ITER建成以后能順利的實(shí)現(xiàn)它的目標(biāo)，為下一步在國際上，包括中國開展聚變能的研發(fā)包括建造自己的聚變堆奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ)。科技創(chuàng)新是引領(lǐng)工業(yè)革命的關(guān)鍵，也是人類創(chuàng)新發(fā)展的第一動(dòng)力。核聚變能源要想實(shí)現(xiàn)，那么很多的關(guān)鍵技術(shù)還有待攻克，這要靠科技創(chuàng)新來突破。
人造太陽在很多人看來是無法想象的。萬物生長靠太陽，支撐人類社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的幾乎一切能源，從煤、石油、天然氣，到風(fēng)能、生物能，本質(zhì)都是太陽的能源，而太陽的能源來自內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。長久以來，人類一直希望通過可控核聚變反應(yīng)，創(chuàng)造出一個(gè)人造太陽，從而獲得源源不絕的能源。
很多看過電影《流浪地球》的科幻迷們，都會(huì)被里面人類為了逃離太陽衰老的危機(jī)，在地球上建立的眾多的如山一樣高的核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)的場景吸引，這些黑科技能制造巨大的能源動(dòng)力，從而驅(qū)使地球離開太陽系。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們的科學(xué)家們確實(shí)已經(jīng)開始建造人造太陽。那么這個(gè)人造太陽長什么樣?能不能為人類提供足夠的能量呢?
我們今天就來看一看中國的人造太陽。
四川，成都，在中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院的實(shí)驗(yàn)室，一群年輕人正在做實(shí)驗(yàn)。
李波是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。他告訴記者，他們正在測試的是ITER氣體注入管線及流量控制閥的特性。按照計(jì)劃，ITER氣體注入系統(tǒng)將在2021年開始交付給ITER組織。如果測試無法通過驗(yàn)證，將直接對(duì)ITER裝置的關(guān)鍵部件運(yùn)行造成安全威脅。
從2006年開始，由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度等七方共同合作建造可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)堆—國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER項(xiàng)目，投入近50億美元，至今還在建設(shè)階段。我國陸續(xù)承擔(dān)了ITER計(jì)劃中大概9%的18個(gè)采包制造任務(wù)，涵蓋了ITER裝置幾乎所有的關(guān)鍵部件。
ITER裝置就是我們說的人造太陽，建成后能像太陽一樣產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)，給我們帶來能源。其實(shí)，天空中的太陽每天都在發(fā)生核聚變反應(yīng)，而支撐這種聚變反應(yīng)的燃料是氘和氚，而這兩種物質(zhì)在地球上的來源極其豐富，足夠人類上百億年利用。如果能夠制造一個(gè)“人造太陽”用來發(fā)電，人類就能夠徹底實(shí)現(xiàn)能源解放。可是想要在地球上造一個(gè)太陽，難度也是前所未有的。
不知不覺，李波已經(jīng)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，在這條漫長的人造太陽之路上，走過了整整14年。由于“人造太陽”裝置周圍環(huán)境強(qiáng)輻照、強(qiáng)磁場，李波團(tuán)隊(duì)花了十多年的時(shí)間，終于設(shè)計(jì)出了符合“人造太陽”運(yùn)行環(huán)境的關(guān)鍵部件。
李波之前一直做計(jì)算機(jī)控制，2006年，突然接到任務(wù)，承擔(dān) “人造太陽”的氣體注入系統(tǒng)和輝光放電清洗系統(tǒng)的研究。這個(gè)新任務(wù)完全是跨領(lǐng)域的，別說李波從來沒有涉及過，對(duì)全人類都是一個(gè)全新的課題，李波只能硬著頭皮知難而上，而且當(dāng)時(shí)他已經(jīng)43歲。
為了盡快適應(yīng)ITER“人造太陽”項(xiàng)目，李波幾乎每天都加班加點(diǎn)補(bǔ)習(xí)，當(dāng)時(shí)他的專業(yè)英語很吃力，ITER項(xiàng)目組又會(huì)經(jīng)常與他連線開視頻會(huì)議，全英文的專業(yè)交流對(duì)一個(gè)60后來說非常吃力，他不得已有時(shí)會(huì)裝作網(wǎng)絡(luò)不好斷開視頻鏈接，用郵件與對(duì)方交流。
記者在李波的電腦里看到他對(duì)不同技術(shù)需求的批注，各種批注看得人眼花繚亂。李波告訴記者，為了這個(gè)項(xiàng)目，整個(gè)團(tuán)隊(duì)光是全部推倒重來就經(jīng)歷了三次。
截至2020年3月，李波的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后完成了14個(gè)交付報(bào)告共40余次修訂并通過ITER組織審批，提交問題解決方案14個(gè)，提前關(guān)閉問題9個(gè)。
在中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院的每棟樓里，都做著與ITER相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)，李鵬遠(yuǎn)是院里的名人，他在ITER項(xiàng)目里負(fù)責(zé)的是磁體支撐產(chǎn)品，這是ITER重要結(jié)構(gòu)安全部件之一，負(fù)責(zé)支撐整個(gè)熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆的核心裝置，其質(zhì)量和進(jìn)度關(guān)系到整個(gè)ITER裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性和裝配進(jìn)度。磁體支撐不僅承載著1萬噸的磁體系統(tǒng)重量，還要承受極端條件下惡劣的工作環(huán)境。李鵬遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在2018年完成交付，成為首個(gè)在ITER項(xiàng)目里批量交付的產(chǎn)品。
這個(gè)冒著白色煙霧的是檢測設(shè)備，李鵬遠(yuǎn)所交付的磁體支撐產(chǎn)品就是在這個(gè)設(shè)備里一件一件檢測出來的。“人造太陽”雖然看起來溫度要達(dá)到1億度，但是利用托卡馬克裝置后，只需要等離子體部分溫度達(dá)到高溫，其余部位還會(huì)有低溫存在，在外圍磁場和超導(dǎo)部分的所有部件都是在極低溫下運(yùn)行。
李鵬遠(yuǎn)告訴記者，為了成功研究磁體支撐產(chǎn)品，自己的辦公室就跟家一樣，經(jīng)常都會(huì)發(fā)現(xiàn)一些寶物，籃球、網(wǎng)球、羽毛球等各種體育器材。實(shí)驗(yàn)間隙，他們打打籃球。
實(shí)驗(yàn)室也是教室，像這樣的講解幾乎每天都有。今天李鵬遠(yuǎn)給他團(tuán)隊(duì)學(xué)生講的是遙操，這是一項(xiàng)新的技術(shù)，俗稱遠(yuǎn)程遙控，ITER在操作過程中可能會(huì)出現(xiàn)部件損壞的情況，這個(gè)時(shí)候的替換與維修不能進(jìn)人，只能用機(jī)械臂進(jìn)行操作，李鵬遠(yuǎn)所研究的就是這項(xiàng)技術(shù)，并且這項(xiàng)技術(shù)還是用在“后ITER”項(xiàng)目里的。
李鵬遠(yuǎn)口中說的“后ITER”時(shí)代，將應(yīng)用ITER的技術(shù)成果設(shè)計(jì)建造一個(gè)比ITER更先進(jìn)的的超大型核聚變反應(yīng)裝置。他們希望在二十一世紀(jì)中葉，聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功，建設(shè)聚變商業(yè)示范堆，完成人類終極能源夢想——人造太陽。
李鵬遠(yuǎn)上完課后，便急沖沖趕到視頻會(huì)議室，因?yàn)榻裉煊幸粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻面試，他想招收2名可以參與遠(yuǎn)程遙控工作的新成員。
5月的成都，天氣開始炎熱起來。記者在大門口遇到了風(fēng)風(fēng)火火趕來的肖國梁，他告訴記者今天本來要加班做實(shí)驗(yàn)，可是自己睡過了頭，覺得很不好意思，于是專門給團(tuán)隊(duì)小伙伴帶了親手做的蛋撻。同事們早就給他起了個(gè)綽號(hào)“被科研耽誤的美食家”。
什么是透明介質(zhì)成像呢?肖國梁給記者做了演示，他把手機(jī)放在超分子束注入系統(tǒng)前，放著音樂，可以通過顯示屏看到播放音樂對(duì)空氣中的震動(dòng)效果。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鐘武律告訴記者，在肖國梁來之前，這個(gè)方向還從沒有人深入開展過研究。90后的肖國梁，2019年從清華大學(xué)博士畢業(yè)，本來計(jì)劃去英國留學(xué)，然而在自己的博士論文里關(guān)于超聲分子束的應(yīng)用一直沒有研究好，總覺得很遺憾，后來在實(shí)驗(yàn)的過程中看到了研究院里的超分子束測試平臺(tái)，一下子興趣起來了，于是放棄了留學(xué)，扎根在核聚變領(lǐng)域的科學(xué)研究。
理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)往往很骨感，肖國梁剛進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，最初看到這些密密麻麻的設(shè)備時(shí)，用他的話說，還是一下子懵掉了，完全不知道這些是干什么用的。
肖國梁告訴記者，每次實(shí)驗(yàn)感覺很累的時(shí)候，就會(huì)上網(wǎng)看看各種短視頻，他笑稱自己要保持“年輕人”的心態(tài)，然后到了晚上八點(diǎn)他會(huì)定時(shí)在這個(gè)時(shí)間看文獻(xiàn)，看相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果和其他前沿的科技報(bào)道。
超聲分子束注入加料是肖國梁所在團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的聚變加料技術(shù)，目前已在國內(nèi)外10余個(gè)聚變實(shí)驗(yàn)裝置上得到應(yīng)用，如我國的中國環(huán)流器一號(hào)、東方超環(huán)，以及法國和韓國的裝置，其為等離子體加料和物理研究提供了重要手段。
法國，卡達(dá)拉舍，位于法國南部的一個(gè)小城，國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆就在這里。
正在安裝的是人造太陽的底座—杜瓦底座;這次的底座安裝將為后續(xù)人造太陽的“心臟”——TAC1安裝標(biāo)段工程奠定基礎(chǔ)。此次吊裝重量1200噸，設(shè)備最終就位偏差不超過3毫米，吊裝操作難度大、測量技術(shù)要求高，其安裝精度、進(jìn)度都對(duì)主體結(jié)構(gòu)及重要部件安裝產(chǎn)生重要影響，而安裝這個(gè)工程的隊(duì)伍就是中核集團(tuán)牽頭的聯(lián)合體。
中核集團(tuán)核電工程公司國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)項(xiàng)目部總指揮李強(qiáng)介紹，這么大的體積，這么大的重量，這么高的精度，對(duì)于我們現(xiàn)在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成這項(xiàng)安裝任務(wù)還是巨大的挑戰(zhàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，克服疫情，我們現(xiàn)在基本上完成了相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備和施工準(zhǔn)備，爭取在5月底完成第一個(gè)吊裝任務(wù)。
而在距離這座法國小城七千多公里之外的成都，無論是60后的李波還是90后肖國梁也在繼續(xù)向著他們的人造太陽之夢戮力前行。
全國政協(xié)委員，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院院長段旭如介紹，全世界啟動(dòng)ITER計(jì)劃，包括咱們中國參加ITER計(jì)劃，是由于大家都認(rèn)為ITER是實(shí)現(xiàn)聚變能和平利用的最關(guān)鍵一步，所以全世界都在集中力量確保ITER建設(shè)的成功也確保ITER建成以后能順利的實(shí)現(xiàn)它的目標(biāo)，為下一步在國際上，包括中國開展聚變能的研發(fā)包括建造自己的聚變堆奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ)。大家知道科技創(chuàng)新是引領(lǐng)我們這幾次工業(yè)革命的關(guān)鍵，也是人類創(chuàng)新發(fā)展的第一動(dòng)力。像我們核聚變能源要想實(shí)現(xiàn)，那么我們很多的關(guān)鍵技術(shù)還需要有待攻克，這要靠科技創(chuàng)新來突破。
能源變革的歷史，也是人類社會(huì)發(fā)展的歷史。能源發(fā)展的每一次飛躍，都引起了人類生產(chǎn)技術(shù)的變革，推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展。可控核聚變讓中國經(jīng)濟(jì)在現(xiàn)代能源建設(shè)的道路上，走到了世界經(jīng)濟(jì)的前列，不僅是中國，世界經(jīng)濟(jì)要想闊步前行，需要的同樣是科技上的新動(dòng)力。人造太陽無疑將深刻影響著人類的未來。
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