科學(xué)島上“造太陽”，創(chuàng)造世界新紀(jì)錄

萬物生長靠太陽，是常識。人類可以復(fù)刻太陽的神奇力量嗎？安徽合肥科學(xué)島上的一群科學(xué)家就在做這樣的事。1月20日，我國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）首次完成1億攝氏度1000 秒“高質(zhì)量燃燒”，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

“天方夜譚”變成現(xiàn)實

“托卡馬克”這一科學(xué)概念最早由蘇聯(lián)科學(xué)家在20世紀(jì)50年代提出。它模擬太陽內(nèi)部核聚變產(chǎn)生巨大能量，因此也被稱為“ 人造太陽”。1968年，蘇聯(lián)T-3裝置實現(xiàn)了1000萬攝氏度等離子體放電，轟動了整個核聚變界。

當(dāng)時就職于中國科學(xué)院物理研究所的陳春先敏銳注意到這一巨大成就。1970年，他瞅準(zhǔn)機(jī)會，在討論中國科學(xué)院第4個五年計劃時提出，利用中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所閑置的八號電感線圈建設(shè)一個熱核反應(yīng)實驗裝置，可以大大節(jié)省經(jīng)費(fèi)。

中國科學(xué)院經(jīng)過慎重考慮，在1973年同意在合肥建立“受控?zé)岷朔磻?yīng)研究實驗站”，并從院內(nèi)外調(diào)集110 名相關(guān)專業(yè)人員。就這樣，“人造太陽”的火種落戶合肥。

1978年9月，實驗站正式升級，中國科學(xué)院等離子體物理研究所（以下簡稱等離子體所）應(yīng)運(yùn)而生。隨后幾年，陳春先從全國各地挖來一批高材生，陸續(xù)建成HT-6B、HT-6M 和HT-7三代裝置。為了維持更穩(wěn)定的強(qiáng)磁場、實現(xiàn)長脈沖等離子體，建設(shè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置勢在必行。然而，當(dāng)?shù)入x子體所在1990年前后提出這一想法時，卻遭遇重重阻力，一些人甚至認(rèn)為那是“天方夜譚”。

因為超導(dǎo)托卡馬克又燒錢、又缺技術(shù)，國際上并沒有先例，而我國當(dāng)時每年只能生產(chǎn)三五十公斤超導(dǎo)線圈，對建裝置需要的20多噸線圈來說，簡直是杯水車薪。

經(jīng)過大家多方奔走呼吁，HT- 7U（后更名為EAST）大科學(xué)工程在1998年7月正式通過國家立項，獲批經(jīng)費(fèi)1.65億元。業(yè)內(nèi)專家清楚，僅靠這些經(jīng)費(fèi)，這個項目是干不成的。但項目負(fù)責(zé)人萬元熙有辦法，他派出一個小組在全世界尋找可用的超導(dǎo)材料，最終在俄羅斯的一處庫房中找到可用的廢棄線材。

但是，如何把這些0.8毫米直徑、公里級長度的超導(dǎo)股線加工成沒有任何瑕疵的超導(dǎo)線，又成為一個新問題。團(tuán)隊專門請來的外國專家也束手無策。最終，團(tuán)隊依靠自身力量，在嘗試了無數(shù)種失敗方案后，終于實現(xiàn)了上千米長的超導(dǎo)線百分之百不斷線。

2006年6月，EAST工程調(diào)試一次性成功，后來居上成為國際上建成的第一臺非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置，自主研制率達(dá)90%以上。

“短一塊板都不行”

為加快可控核聚變的研究進(jìn)程，國際上幾個主要國家于1985年發(fā)起ITER 計劃。中國2006年正式加入ITER。“當(dāng)時國際上超導(dǎo)材料的設(shè)計、分析、加工水平都領(lǐng)先我們一大截。”等離子體所應(yīng)用超導(dǎo)工程技術(shù)研究室主任秦經(jīng)剛回憶，中國加入ITER 的初衷是全方位學(xué)習(xí)。

2013年，時任等離子體所副所長傅鵬將該研究組去法國ITER訪問的第一個機(jī)會交給了該所研究生郭斌。當(dāng)時郭斌只是負(fù)責(zé)冷卻等輔助系統(tǒng)，而非核心技術(shù)。但傅鵬堅持：“EAST的輔助系統(tǒng)是塊短板，必須補(bǔ)齊。”

在法國工作的6年里，郭斌抓住一切學(xué)習(xí)機(jī)會，從無人問津的“小透明”成長為拿到ITER正式職位的冷卻系統(tǒng)專家。2020年，等離子體所準(zhǔn)備對EAST 進(jìn)行重大性能提升，以沖擊創(chuàng)造世界紀(jì)錄的高參數(shù)。一聲來自科學(xué)島的召喚，讓郭斌毫不猶豫選擇回國，很快將水冷系統(tǒng)的性能提升3至4倍。

2023年，EAST的下一代裝置——緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）在合肥開工建設(shè)，有望在國際上首次演示聚變能發(fā)電。這給了中國科學(xué)家超越國際最高水平、大膽往前走的勇氣。

在ITER的帶動下，中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，再也不用去別人的倉庫中找廢料。如今ITER 項目中約30%的超導(dǎo)體、超過70%的磁體電源、100%的超導(dǎo)饋線都是中國制造。（摘自《中國科學(xué)報》陳歡歡、王敏/文）