在安徽合肥的董铺水库,有一个世外桃源般的小岛,它叫科学岛,几乎所有的岛民都是中科院的科研人员,他们正潜心铸造着被称为‘人造太阳’的核聚变实验装置。今天我们就走近“人造太阳”,走近为这个大科学工程默默奉献的科学家们。
6000度,是地球核心的温度;1500万度,是太阳核心的温度;5000万度,是中国“人造太阳”的温度。今年年初,在安徽合肥西郊的“科学岛”上,李建刚和他的同事们,实现了人类历史上第一次5000万度持续放电100秒的奇迹。
中科院等离子体所研究员、中国工程院院士李建刚:太阳是自然界存在的,我们就是要在地球上来模拟太阳这个过程,为未来提供更大的能源。
李建刚是“科学岛”上的一名“资深岛民”,在岛上从事核聚变实验已经30多年。这个看着像个三层楼高的大锅炉,就是李建刚和同事们研制的“人造太阳”核聚变装置。“国际热核聚变实验堆”计划是目前全球仅次于国际空间站的全球大科学工程计划,旨在为人类持续提供可替代的清洁能源。
人们认识核聚变,其实是从氢弹爆炸开始的。李建刚和同事们所做的,就是希望有效控制氢弹爆炸这样的核聚变过程,让巨大的能量能够持续稳定地输出,从而为人类所用。
李建刚:一杯海水里面提炼出来聚变的燃料可以相当于300公升汽油,海水里面的氘资源可以为人类用100亿年,就比地球比太阳的寿命都长。
1982年,从哈工大船舶核动力专业毕业后,李建刚就来到了科学岛上,将制造“人造太阳”作为自己终生的职业。34年来,李建刚就在这个方圆3平方公里的小岛上,一步步接近这个天方夜谭般的梦想。实现梦想的第一步,就是要把”人造太阳”持续加热到上亿度,这也是李建刚和同事们必须攻克的首个难关。
李建刚:家里的微波炉只有500瓦,我们这儿的微波炉是全世界最大的,是10兆瓦,就比家里的微波炉大两万倍。所以你家里的只能点到比如说几十度到几百度,我们这儿就能到几百万度、几千万度。我们所有的技术指标都是世界上最高参数的。
做世界最好的,始终是“人造太阳”核聚变团队的目标。李建刚在岛上的30多年,也是我国核聚变研究飞速发展的30多年。从上世纪80年代至今,经过三代科学家的努力,我国核聚变装置已经更换了四种。
李建刚:当年的话呢,用400万人民币生活用品,就是羽绒服、皮夹克、牛仔裤加上一些瓷器跟苏联人去换了这么一个装置。
1990年,我国从苏联引进并改造建成了我国首台超导托卡马克核聚变实验装置,从引进到模仿,再从消化吸收到自主设计。34年来,李建刚和他的前辈们一点点托起中国的人造太阳,走到了世界前列。
李建刚:国外的科学家一年有四五千个,就几乎每天都有一大堆人在我们这儿一起做实验。那么这个跟30年前我带着方便面到国外去求学,那正好就反过来,就反过来。作为中国的科学家,还是感到很自豪,因为很多东西只有在这儿才能做,其它地方做不了。
5000万度100秒的持续放电,标志着我国在磁约束核聚变研究领域继续走在国际前列。现在,李建刚和同事们的目标是把等离子体加热到一亿度并持续放电1000秒,实现这个目标也就意味着核聚变发电可以从实验室走向真正的应用。人造太阳的雄心,注定需要超乎常人想象的意志。长时间维持一亿度的高温,相当于把太阳搬到了室内。要把这个堪比太阳的火球牢牢控制在装置内,而不对周边造成破坏,难度可想而知。
李建刚:这个太阳是被磁场悬浮起来的,那么这个磁场也是特殊的磁场,我们叫超导磁场。就是要在降到零下269度的这个磁场,把一个上亿度的东西悬浮起来,这是你可以想象出来,就是地球上两个极端,最冷的和最热得要放在一起了。一旦悬浮起来以后,它基本上就可控了。
一个个难题的攻克,并不意味着接下来就是一路坦途。一次实验后,“人造太阳”内部构件被高温烧坏。
中国科学院等离子体物理研究所研究员姚达毛:今天要进人进去,去检查这个内部构件去。破损的我们全部给它换掉。
在停机检查的过程中,记者带上防护面具,跟随工作人员进入到了装置最核心的真空室内部。
姚达毛:如果看到这个颜色有黑的,变白的这都是不正常的,偏滤器表面的这个温度,就是我们比火箭的喷口的那个热流密度还高得多。
经过一周不分昼夜的检修,“人造太阳”中烧坏受损的部件全部被更换一新,李建刚和同事们再次向一亿度持续放电1000秒这个目标发起了冲刺。
龚先祖:60秒倒计时!
科研人员:电子回旋准备完毕!
科研人员:极向场准备完毕!
李建刚:倒计时30秒!
科研人员:诊断准备完毕!
科研人员:真空准备完毕!
龚先祖:10秒倒计时,7、6、5、4、3、2、1开始!
中科院等离子体所研究员、中国工程院院士李建刚:仍然还有一些技术上的挑战,我们没有彻底解决,我们已经做了50年。不是我们这些人很笨,因为的的确确这件事情太难了,它不但是上世纪100个重大的难题,而且是本世纪仍然是一个难题。
从初上科学岛时的年轻小伙,到现在“人造太阳”的领军人物。34年来,科学岛外的世界急剧变化,岛上的樱花开了又谢,李建刚的梦想却从未改变。
李建刚:从来不动摇。我相信我这种自信和这个信仰是主要来自于他,做一件事,你首先你不能够往回撤,往回撤的话那就肯定干不好。
李建刚口中的他,是指自己的父亲。父亲是位老红军。
李建刚:我父亲是一个,跟着当年刘邓大军下来的,33年就参加革命,是党的忠诚的干部,非常的布尔什维克。所以我出国以后,我父亲就要求两件事,一个是要交党费,二是一定要回来,回来做自己的事情,因为毕竟是国家培养的。他给我影响很大,所以我觉得这么多年来做这一件事也就是说,要为这个国家做点什么。
军人的忠诚和血性、科学家的严谨和探索精神,在李建刚的血脉里静静流淌。为国效力的使命感,激励着这个岛上的一代代科学家前仆后继。这么多年,在实验大厅里,总有一面五星红旗,总有一行看不见的嘱托,它伴随着这支团队征战在科学研究的沙场。
李建刚:作为一个聚变科学家,我觉得很幸运,怎么叫幸运?就是它把人类的梦想,国家的需求和我们科学家的兴趣,非常有机地结合在一起…我们想无论是老一代科学家,我这一代还是下面这一代,都有一个梦想,而且都拼命想做,就是第一个发电的聚变的电站,一定必须在中国。这就是我们这面国旗的意思,这个它背后的一个含义。
34年时间,超过20万次的实验,“人造太阳”正在继续加热,向一亿度1000秒冲刺......
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