“学霸”EAST是如何炼成的

作者: 王敏 陈欢欢

来源: 中国科学报

发布日期: 2023-07-25 07:28:15

本文详细介绍了全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的发展历程和成就,以及其在核聚变研究领域的重要地位和未来的发展方向。

这个夏天,坐落于安徽合肥西郊科学岛上的大科学装置——全超导托卡马克核聚变实验装置(以下简称EAST)又迎来了一轮“小考”,国内外多个研究机构的近百份实验提案将在这里找到答案。

作为核聚变领域的“学霸”,EAST近年来“大考”佳绩不断,屡创世界纪录:2016年,实现超5000万摄氏度102秒等离子体运行;2017年,实现101秒高约束模等离子体运行;2021年,实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行;今年4月12日,又成功创造了403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行新的世界纪录……

实际上,我国核聚变研究起步要比其他国家晚20多年,但如今国际上其他聚变装置的运行时间均未达到百秒级,因此EAST的奋勇向前是在跟自己竞赛。近日,《中国科学报》记者走进科学岛——中国科学院合肥物质科学研究院所在地,探寻中国核聚变研究从跟跑到并跑再到部分领跑的“逆袭”之路。

“这主要得益于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)始终把依托大科学装置的基础研究作为发展引擎。”等离子体所副所长胡建生说,这是EAST成为“学霸”的一大秘诀。

所谓大科学装置,是国家重大科技基础设施的重要组成部分,是为高水平研究活动提供长期运行服务的大型设施。上世纪90年代初,我国引进已停机的苏联托卡马克装置进行根本性改造,建成中国第一代超导托卡马克装置。在此基础上,中国科学院自主设计研制并于2006年正式建成世界首台EAST。

核聚变是两个较轻的原子核聚合生成较重的原子核、释放巨大能量的核反应过程。太阳就是一种天然的聚变体,50亿年来源源不断释放光和热。而EAST就是模仿太阳原理,因此被形象地称为“人造太阳”。

“科技创新离不开人才支撑。”胡建生说,在建设和运行EAST的过程中,等离子体所集聚培养了一大批懂科学、懂技术、懂工程、懂管理的优秀人才,而这正是EAST屡创世界纪录的第二个秘诀。

十年来,等离子体所坚持“外引内培”相结合,构建高水平人才团队。所谓“外引”,是发挥大科学装置人才集聚效能,面向全球公开招聘;所谓“内培”,是结合全国重点实验室建设、中国科学院国际合作试点项目培养优秀人才。

在等离子体所工作的人常常有种感受:科学岛离市中心很远,但离世界很近。胡建生说,这是第三个秘诀——坚持开放共享,扩大国际科技交流合作。

目前,等离子体所与40多个国家的120多家科研机构建立了稳定的交流与合作关系:中美国际托卡马克合作研究中心、国际聚变能联合中心等相继落成并运行,不断产出具有国际影响力的重要创新成果;在“一带一路”倡议下,帮助东南亚、西亚、南美、北非等核聚变新兴国家建设相关学科和实验装置。

胡建生透露,我国的核聚变实验装置技术已经走出国门。7月底,等离子体所帮助泰国核聚变技术研究所建设的托卡马克装置TT-1,即将在泰国正式交付并投入实验运行。

在新形势下,EAST如何再出发?“目前,我们正在为EAST设定新的科学任务。实验方面,要向1000秒高约束模等更高、更持久的目标发起挑战;工程方面,要加紧开展聚变实验堆和工程堆的关键部件预研,为未来中国聚变的跨越式发展打下坚实基础。”胡建生说。

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