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第2270期 总第总第58期期 2023年11月17日 星期五
今日古诗词
| 科学岛上“种太阳” |
| 来源：本站原创 作者：程榕娟 发布日期：2023-11-17 11:30:46 |
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□本报记者 程榕娟
坐落合肥市西郊的科学岛，与大蜀山隔湖相望，三面环水。驱车缓缓驶入，绿油油的大草坪、枝繁叶茂的树林相继映入眼帘，掩映其中的各种实验场馆，让空气中仿佛都弥漫着科学的味道。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所（以下简称等离子体所）就位于其中。
“镇所之宝”是有着“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（简称EAST），4层楼高，直径8米，重400吨。这套装置模拟太阳内部核聚变产生巨大能量，一旦成功，将为全人类提供取之不尽、用之不竭的清洁能源，彻底解决能源短缺和环境污染问题。人们把这项工作形象地比喻为“种太阳”。
点亮核聚变发电第一盏灯
秋日的暖阳从窗户里溜了进来，洒向电脑桌前的陈晓娇。然而，她却不曾留意到这些。此时的她，正在为EAST进行着最后的电路维护和检测。下个月，新一轮的实验又将开始。
1989年出生的陈晓娇是等离子体所的一名博士，系EAST装置内真空室电源负责人。今年4月份，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，刷新2017年的101秒世界纪录。这让包括陈晓娇在内的整个团队既兴奋又备感压力，“403秒不是终点，而是下一个征程的起点”。
“等离子体1亿度电子温度”“1.2亿度电子温度101秒等离子体运行”“1056秒长脉冲高参数等离子体运行”……近年来，EAST已累计开展实验12万多次，创造了10多项世界纪录。每一个振奋人心的数据都是整个核聚变大科学团队无数个日夜潜心钻研换来的。
“大家之所以这么拼，为的就是在中国的大地上点亮核聚变发电的第一盏灯”。2011年，毕业于中国科学技术大学近代物理系等离子体物理专业的博士陈冉加入团队，开始从事高温下的等离子体诊断。12年里，带着这份初心，他和团队攻克了一个接一个的“卡脖子”技术难题，也见证了这些世界纪录的诞生。“搞科学实验是很枯燥、很辛苦的，如果不是这份信念，很难坚持下来”。陈冉说，工作以来，每天晚上10时下班是常态，赶上做实验时，夜里一两时下班也是家常便饭。
在等离子体所，像“上了发条”一样的不止陈冉一人。
聚变电源作为磁约束核聚变装置的能量输入保障，直接关系着聚变装置实验运行的成败及装置安全。陈晓娇和她的团队负责的就是整套装置的电源系统。“简单地说，我们这块就是等离子体运行的腿，没有我们，他们跑不了”。陈晓娇说，这份特殊性和重要性让他们在工作时不敢有一丝闪失。眼下，新一轮实验即将开始，为给实验做好保驾护航工作，整个团队每天都会给各个电力设备检查线路。“实验时，我们会候在一旁，一手拿着灭火器，一手摁着即停开关，随时应对各种突发的电路问题。必要时，为保护磁体和超导体线圈，我们会启动最后一级保护——爆破”。说这话时，陈晓娇推了推鼻梁上的框架眼镜，温柔的外表难以看出日常工作的艰辛。
“上学那会，大家都觉得，搞物理研究就得来科学岛”。一心想科技报国的“90后”博士后李恭顺，为了加入这个团队，本科毕业后一路参加各种考试，通过层层选拔，才最终走到了这里。如今已是等离子体所副研究员的他，主要负责EAST装置上的微波诊断。“一群人一起钻研实验，这本身就很吸引我”。李恭顺举例道，今年三四月份，在冲刺403秒时，谁都不知道最后的极限值是多少，但实验大楼里的每个人都全力以赴，甚至整夜灯火通明。实验当晚，不少本该下班的同事都不约而同地留下来见证。“当时，所有人都盯着大屏幕，紧张到不敢出气。倒计时结束时，所有人都在狂呼、庆祝，那是发自内心的喜悦”。
因为核聚变的巨大“磁场”，这群“种太阳”的人正紧紧地聚集在科学岛上。
从追跑到领跑的“逆袭”路
目前，从事EAST研究工作的核心团队有300多人，以“80后”“90后”为主，平均年龄35岁。平日里大家奋斗在各自负责的科研领域，攻坚克难时又会聚在一起共同商讨，碰撞火花。这种各有分工又互相配合的工作氛围，在陈冉看来是一个“刚刚好”的状态，“犹如万丈高楼，没有一块砖是多余的”。
“别看我们岛上每年都有很多人外出交流、学习，但是人才流失率很低”。陈冉以自己为例，当初与自己同批进来的青年科学家们基本上都留了下来，大多已成为所里科研的中坚力量。这其中，最吸引大家的当属科学岛上严谨又包容的科研氛围。
“所里不怕大家出去，而且会想尽各种办法把大家送出去，让大家多出去走走看看、学习先进的科学理念”。陈冉说，中国在核聚变领域的实验本身起步就晚，靠自己在家闭门造车是根本行不通的，在这种共识下，等离子体所一直提倡开放性的学术交流，鼓励大家多参与全球的顶尖科技项目研发。2018年4月至7月，陈冉就曾被外派至美国通用原子能公司DIII-D国家聚变实验装置进行短期访问，与美方人员就高极向比压等离子体对外加RMP的磁流体动力学响应开展合作研究。
随着实验的推进，每走一步难度都会加大很多，这个时候，各种学术交流会帮助大家找到灵感。一次，EAST装置实验得出一组新的数据，团队里一名研究员存有疑惑。恰好国际上召开一场学术研讨会，赴会后的他在会歇时与其他外国科研专家一起交流。“当时，对方随口说了一句，把实验的密度试着降一点。同事回来后一试，真的有了重大新发现。”陈冉笑着说。
在岛上工作六年，李恭顺已经记不清自己外出学习过多少次了，美国、韩国，以及国内的多家科研院所，都留下他的足迹。“科学是没有止境的，不同阶段有不同的难题，只有不断地学习才能化解这些难题”。李恭顺说，岛上的同事们有时会自我调侃：“科学岛离市中心很远，但离世界很近。”
据等离子体所团委书记叶华龙介绍，为促进青年科研人才快速成长，依托国际合作试点、ITER项目等，每年派遣百余名青年骨干到海外学习交流，培育支持青年骨干成长；与高校开展联合培养，设立共享“A+学科”、王淦昌英才班等发现好苗子，为核聚变领域储备创新型、复合型人才。
抬头学习，埋头深耕。十多年的“外引内培”，让等离子体所凝聚形成了一个“特别能战斗、特别能打硬仗、值得信赖的科研团队”。两次获得国家科技进步奖一等奖、四次获得国际科技合作奖。中国核聚变研究从20世纪70年代零起步开展超导工程研究的追赶；到90年代初建成我国首个、世界第四个超导装置合肥超环，实现并跑；再到如今东方超环代表的全超导技术的超越和领跑。
不想再说“永远的50年”
“人造太阳”被认为是人类能源供应的终极梦想，但由于技术难度太大，商业化运行仍有较长的路要走。对于科研人员来说，这意味着要数十年如一日地甘坐“冷板凳”。
“坊间有个段子，说‘可控核聚变距离实际应用永远有50年’。这虽然是句玩笑话，却也戳中了我们不能言说的痛。”陈冉说，为了这一天，在40多年的核聚变征途中，一代又一代科研人员接力传承，目标有多远，奔跑的路就有多长。
“那个年代，‘大哥大’是非常稀罕的。但现在回过头去看，有多少意义？外出还需要多带一个人拎着，笨重又麻烦。但是我觉得正是有了‘大哥大’，才有了后来的通信手段的不断更新迭代，才有了现在的各种手机”。在陈冉看来，现在的核聚变实验与儿时的“大哥大”有着异曲同工之处，“要先解决有的问题，再有后来的一系列可能。现在的大科学装置日益成熟，就是为了吸引更多的关注，得到更多优秀的人和资本的支持。科技的进步与发展，必然是全社会共同努力的结果”。
的确，从0到1，再到100，这不仅是整个EAST团队为之努力的过程，更是一个需要全社会努力的过程。近年来，EAST研究团队解决了超导磁体、真空、诊断、波加热、低温、材料等技术集成问题，先后创造了十余项世界纪录。由此衍生出来的相关技术正逐渐改变人们的生活，如合肥地铁用上了他们研发的等离子体空气净化器，“质子刀”正成为一项重要的癌症治疗选择，等离子体深空推进、14T核磁共振等方面的应用也正在开展。
值得一提的是，EAST的发展受到了习近平总书记的关注，早在2011年4月，时任国家副主席习近平在视察等离子体所时，便与EAST装置有了一次近距离接触。2016年，习近平总书记考察安徽，在中国科学技术大学先进技术研究院参观安徽省科技创新成果展时，听取了我国聚变研究实验装置EAST最新进展的相关汇报。
“人类的文明进步离不开科技创新的支撑，人类的生存发展离不开能源，而能源的永续利用离不开科技进步”。习近平总书记的话语正是等离子体所科研人员的行动指南。
结束采访后，走出等离子体所时，被余晖笼罩的科学岛愈发迷人。落日躲进西山，“种太阳”的年轻人依旧向阳而生，逐光前行。
 李恭顺
 陈晓娇
 陈冉
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