科學家人造太陽取得新突破，七年後建實驗堆！

EAST的母體里嵌入了中國科學家太多自主創新的成果：從設計到建設，整個項目的自研率在90%以上，取得了68項具有自主知識產權的技術和成果。

中科院等離子體所已經不僅僅是聚變裝置部件的提供者，更是不少國際核聚變實驗裝置的提供者與合作者。

1億攝氏度，1000秒。這兩個數字是盤桓在中國科學院等離子體研究所（以下簡稱等離子體所）核物理科學家和全球科學界面前的兩座難以跨越的山峰。

因為要讓核聚變為人類所利用，就意味著要把氘、氚的等離子體瞬間加熱到1億攝氏度，並至少持續1000秒，才能形成持續反應。而這正是等離子體所大科學裝置「東方超環」（EAST）的使命。

資料圖：人造太陽計劃

如果說起EAST的學名大型非圓截面全超導托卡馬克裝置，可能沒有多少人知道；但是如果提起「人造小太陽」，很多人都會豎起大拇指。

在這個集合了世界上多領域科研難題的平台上，等離子體所的核物理學家與國際科學界牽手，向一個個極限發出挑戰，不斷向全球未來能源研究的最高峰衝刺。

與極限競技

日前，在等離子體研究所一個轟轟隆隆的實驗大廳里，科研人員正圍繞著一個三層樓高的龐然大物忙碌著。

「這是EAST的主機部分，高11米，直徑8米，重400噸，主要用來探索實現聚變能源的工程、物理問題，為未來能源發展提供新思路。」等離子體所所長李建剛向參觀大科學裝置的一行人介紹說。

「當前，我國每年要燒100萬噸煤發電，如果用核裂變代替煤電能源一年需要5噸鈾，但用核聚變一年只要100公斤的重水。」他解釋說。取自於海水的氘和氚元素不僅成本低，資源豐富，而且沒有任何輻射，是安全和清潔的未來能源。

資料圖：人造太陽計劃

「EAST作為世界上第一個全超導非圓截面核聚變實驗裝置，集中了超高溫、超低溫、超大電流、超強磁場和超高真空五個極限。」等離子體所一位科研人員說。

每一個極限都是科研的高精尖難題，挑戰極限就意味著開拓創新。從1996年至今，EAST的母體里嵌入了中國科學家太多自主創新的成果。

「從設計到建設，整個項目的自研率在90%以上，取得了68項具有自主知識產權的技術和成果。」李建剛說。近期，等離子體所剛剛被評為全國創新團隊。

讓2000萬攝氏度等離子體持續400秒，這是目前EAST取得的成績，也是當前國際核聚變反應最好的成績。「EAST必將對國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）及下一代聚變裝置產生更多世界級的、獨一無二的貢獻。」在今年5月EAST第五次評估中，國際顧問委員會如是評價。

事實上，與全球規模最大的能源合作項目ITER相比，EAST只有其1/4大小。但麻雀雖小，五臟俱全，EAST的成功經驗已經支撐了ITER的建設。如研製出可通過90千安電流的高溫超導電流引線，使ITER致冷電耗每年減少2/3以上；證明ITER磁體電源設計方案存在的風險，並設計出新方案。

資料圖：人造太陽計劃

「目前，中國在ITER七方採購包進度中已成為第一位。在核聚變領域，中國人再也不是可有可無的『小角色』。」李建剛自豪地說。現在，科研人員正在對EAST進行全方位的升級改造，為2014年新一輪的物理實驗作準備。

從日、俄競爭者手中贏得「大單」

在基礎科研創新的同時，EAST也帶動著我國核聚變相關高科技加工業的發展。

在等離子體所超導導體生產大廳中，李建剛指著堆疊了兩人多高的環形導體告訴記者：「這些導體每一根價值都在3000萬元人民幣以上。」這些外表看起來再普通不過的導管，卻內藏乾坤：每根線管里都是1000根頭髮絲一樣細的導線擰成的超導電纜。

這些超導線可謂EAST和ITER的「生命線」。因為地球上再耐熱的材料也會被核心區1億攝氏度的聚變反應燒化，而要讓反應和裝置內壁保持一定的距離就離不開這些超導線。「它們每秒可以通過6萬安培的電流，產生10萬高斯的磁場，形成一個強大的『電磁籠』，把等離子體懸浮起來。」李建剛解釋說。

資料圖：人造太陽計劃

據介紹，每一根導體都要經過攪纜、穿纜、焊接、檢測等多道工序，對工藝要求更是可以用「苛刻」二字來形容。如導管焊縫背面成型厚度不得超過0.1毫米；而在運往日本、法國之前，每根導管還要充滿氮氣檢測其密封性

然而，在EAST建立之前，這項技術尚未誕生。「當時，我國建國以來的超導線總共加起來才有26公斤；而現在除了供給ITER每年所需的150噸預定以外，產量還綽綽有餘。」李建剛對比說。

ITER很多部件都代表著高附加值，是國際競爭的熱點。就在今年9月份，等離子體所剛從日本和俄羅斯兩個競爭者手中贏得一個「大單」：為歐盟研製ITER專用的極向場超導線圈。

「這個線圈重396噸，比EAST所有的線圈加起來還大。三方中，俄羅斯競標價最低，而我們的價格比日本人還高100萬元人民幣，很多人覺得不可思議，但我們是以技術和質量取勝。中國人『賣白菜』的歷史一定會儘快地結束！」李建剛語氣堅定地說。

資料圖：人造太陽計劃

除此之外，等離子體所還負責為ITER提供控制電源、超導校正場線圈等70%以上的中國採購包，由此帶動了一批國內先進位造業公司的發展。

「以前，外國人總認為中國的加工製造質量不高，現在在等離子體所的帶動下，我們也可以吐氣揚眉了。」在合肥科燁公司加工車間，一位吳姓經理對《中國科學報》記者說。

30年恆守「大科學文化」

為了讓中國在世界聚變研究的前沿領域佔據一席之地。30年來，等離子體所一直把敢於創新、爭取一流、自力更生、上下一心、甘於奉獻的「大科學文化」作為不變的價值定位。

據李建剛介紹，如果時光倒流至1990年，彼時等離子體所老一代科學家用40個火車皮拉著400萬元人民幣的生活物資，與俄羅斯科學家換得部分超導工程裝置托卡馬克T7。

歷時3年半，我國科學家將這個原本不具備物理實驗功能的裝置成功地改造成能夠開展穩態高參數實驗的全球第四個超導托卡馬克裝置HT-7。

資料圖：人造太陽計劃

在此基礎上，等離子體所科研人員再接再厲，僅用10年時間，就自主設計和建造出世界上首個全超導托卡馬克裝置EAST。

從T7到EAST，集中了等離子體所老中青三代科研人員的智慧、心血和汗水。現在，等離子體所已經培養了一批核聚變國際領軍人才。「有3人晉院士、兩人入選『萬人計劃』、引進『千人計劃』4人、『百人計劃』12人。」李建剛如數家珍。同時，該所已經培養了1000多名研究生，分散在全世界各地。

等離子體所恆守的第二個價值定位就是廣迎四海的開放精神。在李建剛看來，核聚變離不開國際合作，而國際合作一要靠實力，二要互贏互利。

「以前是我們帶著速食麵跟著人家學習，現在得益於國家支持和EAST建設，基本上都是國外科學家來我們這裡做實驗。」李建剛說。現在，等離子體所已經不僅僅是聚變裝置部件的提供者，更是很多國際核聚變實驗裝置的提供者與合作者。

資料圖：人造太陽計劃

鑒於對能源的大量需求，我國下一個核聚變裝置——中國聚變工程試驗堆（CFETR）有望在2020年前後啟動，現在裝置正在緊鑼密鼓地設計中。「我今年52歲，到退休還有13年，希望退休之前，可以把這件事情做好。」李建剛滿懷信心地笑著說。

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