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1、 科技动态 科技 嚣向导 2 0 1 3 年3 6 期 东方“ 小太阳” ： 与极限展开竞技赛 l 亿摄氏度 1 0 0 0 秒。这两个数字是盘桓在中国科学院等离子体 研究所( 以下简称等离子体所) 核物理科学家和全球科学界面前的两座 难以跨越的山峰 因为要让核聚变为人类所利用 ， 就意味着要把氘、 氚的等离子体 瞬间加热到 1 亿摄氏度， 并至少持续 1 0 0 0 秒， 才能形成持续反应。而 这正是等离子体所大科学装置“ 东方超环” ( E A S T ) 使命。 如果说起 E A s T 的学名大型非圆截面全超导托卡马克装置 可能 没有多少人知道： 但是如果提起“ 人造小太阳” ， 很多
2、人都会竖起大拇 指 。 在这个集合了世界上多领域科研难题的平台上 等离子体所的核 物理学家与国际科学界牵手 向一个个极限发出挑战 不断向全球未 来能源研究的最高峰冲刺 与极限竞技 日前 在等离子体研究所一个轰轰隆隆的实验大厅里 科研人员 正围绕着一个三层楼高的庞然大物忙碌着 “ 这是 E A S T的主机部分 高 1 1 米 。 直径 8 米、 重 4 0 0吨， 主要用 来探索实现聚变能源的工程、物理问题为未来能源发展提供新思 路。” 等离子体所所长李建刚向参观大科学装置的一行人介绍说。 “ 当前 我国每年要烧 1 0 0 万吨煤发电 如果用核裂变代替煤电能 源一年需要 5 吨铀， 但用核聚
3、变一年只要 1 0 0 公斤的重水。” 他解释 说。 取自于海水的氘和氚元素不仅成本低， 资源丰富， 而且没有任何辐 射 是安全和清洁的未来能源 “ E A S T 作为世界上第一个全超导非圆截面核聚变实验装置 集中 了超高温、 超低温、 超大电流、 超强磁场和超高真空五个极限。 ” 等离子 体所一位科研人员说。 ，每一个极限都是科研的高精尖难题挑战极限就意味着开拓创 新。从 1 9 9 6 年至今 E A S T的母体里嵌入了中国科学家太多 自主创新 的成果 。 “ 从设计到建设 。 整个项 目的自研率在 9 0 以上 取得了6 8 项具 有 自主知识产权的技术和成果。 ” 李建刚说。近期，
4、 等离子体所刚刚被 评为全国创新团队。 让 2 0 0 0 万摄氏度等离子体持续 4 0 0 秒 这是目前 E A S T取得的 成绩， 也是当前国际核聚变反应最好的成绩。“ E A S T必将对国际热核 聚变实验堆计划( I T E R ) 2 下一代聚变装置产生更多世界级的、 独一无 二的贡献 ” 在今年 5 月 E A S T 第五次评估中 国际顾问委员会如是评 价 。 事实上 与全球规模最大的能源合作项 目I T E R相比 E A S T只有 其 1 ， 4大小。但麻雀虽小，五脏俱全 E A S T的成功经验 已经支撑了 I T E R的建设。如研制出可通过9 O千安电流的高温超导电
5、流引线 使 I T E R致冷电耗每年减少 2 ， 3以上： 证明 I T E R磁体电源设计方案存在 的风险。 并设计出新方案。 “ 目前 中国在 I T E R七方采购包进度中已成为第一位。在核聚变 领域。 中国人再也不是可有可无的 小角色 。 ” 李建刚自 豪地说。 现在， 科研 人员正在对 E A S T进行全方位 的升级改造 为 2 0 1 4年新一 轮的 物 理实验作准备 从 日、 俄竞 争者手 中赢得 “ 大单” 在基础科研创新的同时 E A S T也带动着我国核聚变相关高科技 加工业 的发展 在等离子体所超导导体生产大厅中 李建刚指着堆叠了两人多高 的环形导体告诉记者： “ 这
6、些导体每一根价值都在 3 0 0 0 万元人民币以 上。” 这些外表看起来再普通不过的导管。 却内藏乾坤： 每根线管里都 是 1 0 0 0 根头发丝一样细的导线拧成的超导电缆。 这些超导线可谓E A S T 和 I T E R的“ 生命线” 。因为地球上再耐热 的材料也会被核心区l 亿摄氏度的聚变反应烧化， 而要让反应和装置 内壁保持一定的距离就离不开这些超导线。“ 它们每秒可以通过 6 万 安培的电流 产生1 0万高斯的磁场， 形成一个强大的 电磁笼 ， 把等 离子体悬浮起来。” 李建刚解释说。 据介绍 每一根导体都要经过搅缆、 穿缆、 焊接、 检测等多道工序， 对工艺要求更是可以用“ 苛
7、刻” 二字来形容。 如导管焊缝背面成型厚度 不得超过 O 1 毫米 ； 而在运往 日 本 、 法国之前， 每根导管还要充满氮气 检测其密封性 然而 ， 在 E AS T建立之前 ， 这项技术尚未诞生。“ 当时 我 国建 国以 来的超导线总共加起来才有 2 6 公斤： 而现在除了供给 I T E R每年所需 的 1 5 0 吨预定以外 产量还绰绰有余。” 李建刚对比说。 I T E R很多部件都代表着高附加值， 是国际竞争的热点。 就在今年 9 月份 等离子体所刚从 日本和俄罗斯两个竞争者手中赢得一个“ 大 单” ： 为欧盟研制I T E R专用的极向场超导线圈。 “ 这个线圈重 3 9 6吨，
8、 比 E AS T所有的线 圈加起来还 大。三方 中， 俄罗斯竞标价最低而我们的价格比日本人还高 1 0 0 万元人民币 很 多人觉得不可思议 但我们是以技术和质量取胜 中国人 卖白菜 的 历史一定会尽快地结束!” 李建刚语气坚定地说。 除此之外 等离子体所还负责为I T E R提供控制电源、 超导校正场 线圈等 7 0 以上的中国采购包 由此带动了-： t L 国内先进制造业公司 的发展 “ 以前 外国人总认为中国的加工制造质量不高 现在在等离子体 所的带动下 我们也可以吐气扬眉了 ” 在合肥科烨公司加工车间 一 位吴姓经理对 中国科学报 记者说 3 0年恒守“ 大科学文化” 为 了让 中国
9、在世界 聚变研究的前沿领域 占据一席之地 3 O年来 等离子体所一直把敢于创新、 争取一流、 自力更生 、 上下一心、 甘于奉 献的“ 大科学文化” 作为不变的价值定位 据李建刚介绍 如果时光倒流至 1 9 9 0 年 彼时等离子体所老一代 科学家用 4 O 个火车皮拉着 4 0 0 万元人民币的生活物资与俄罗斯科 学家换得部分超导工程装置托卡马克T 7 历时 3 年半 我国科学家将这个原本不具备物理实验功能的装置 成功地改造成能够开展稳态高参数实验的全球第四个超导托卡马克 装置 H T 一 7 。 在此基础上 等离子体所科研人员再接再厉 仅用 1 O年时间 就 自主设计和建造出世界上首个全超
10、导托卡马克装置 E A S T 从 T 7 到 E A S T 集中了等离子体所老中青三代科研人员的智慧、 心血和汗水。 现在 等离子体所已经培养了一批核聚变国际领军人才 “ 有 3 人晋院士、 两人人选 万人计划 、 引进 4 人 、 百人计 划 1 2 人。” 李建刚如数家珍。同时 该所已经培养了 1 0 0 0多名研究 生 分散在全世界各地。 等离子体所恒守的第二个价值定位就是广迎四海的开放精神。 在 李建刚看来 核聚变离不开国际合作 而国际合作一要靠实力， 二要互 赢互利。 “ 以前是我们带着方便面跟着人家学习现在得益于国家支持和 E A S T建设 基本上都是国外科学家来我们这里做实验 ” 李建刚说 现 在 等离子体所已经不仅仅是聚变装置部件的提供者 更是很多国际 核聚变实验装置的提供者与合作者 鉴于对能源的大量需求 我国下一个核聚变装置中国聚变工 程试验堆( C F E T R ) 有 望在 2 0 2 0年前后启动 现在装置正在 紧锣 密鼓地 设计中。 “ 我今年 5 2 岁， 到退休还有 1 3 年， 希望退休之前， 可以把这件 事情做好。” 李建刚满怀信心地笑着说。 ( 冯丽妃) 5
