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  • 發布時間:2024-11-28 20:55 原文鏈接: 扎根科學島,逐夢“種太陽”

    在安徽省合肥市西郊一座遠離城市喧囂的靜謐小島——科學島上,一項創紀錄的實驗正在開展。40多年來,可控核聚變這一人類清潔能源的終極夢想,使一支有理想、有情懷的隊伍牢牢扎根于此,齊心協力“種太陽”。

    《中國科學報》記者日前在采訪時發現,這個建制化團隊有點“不一樣”。他們最有共鳴的不是物理理論,也不是聚變理論,而是管理學中經典的木桶理論——無論科學家、工程師,還是技術工人,每個角色都在努力成長,絕不做團隊中的短板。

    這種共鳴被他們凝練成4個短句——“甘于奉獻、團結協作、銳意進取、爭創一流”。對于每一位“種太陽”的人來說,每個短句的背后都有故事。

    世界首臺非圓截面全超導托卡馬克實驗裝置EAST。等離子體所供圖

    銳意進取“天方夜譚”變成現實

    “托卡馬克”這一科學概念最早由蘇聯科學家在20世紀50年代提出。它模擬太陽內部核聚變產生巨大能量,一旦成功,將為全人類提供取之不盡、用之不竭的清潔能源,因此也被稱為“人造太陽”。1968年,蘇聯T-3裝置實現了1000萬度等離子體放電,一下轟動了整個核聚變界。

    當時就職于中國科學院物理研究所的陳春先敏銳注意到這一巨大成就。1970年,他瞅準機會,在討論中國科學院第4個五年計劃時提出,利用中國科學院安徽光學精密機械研究所閑置的八號電感線圈建設一個熱核反應實驗裝置,可以大大節省經費。

    中國科學院經過慎重考慮,在1973年同意在合肥建立“受控熱核反應研究實驗站”,并從院內外調集110名相關專業人員。

    就這樣,“人造太陽”的火種落戶合肥。陳春先從北京趕來,真空組組長萬元熙從四川涼山州調來,不久后從上海同濟大學畢業的吳維越也來了。

    吳維越回憶,團隊剛成立時就像一張白紙,沒有研究經驗,也沒有很突出的“牛人”。但是,剛上馬的八號工程卻非同一般,從設計之初就瞄準世界一流水平,對標當時日本最先進的裝置。這讓吳維越等年輕人干勁兒十足。

    1978年9月,實驗站正式升級,中國科學院等離子體物理研究所(以下簡稱等離子體所)應運而生。就在大家擼起袖子加油干時,由于國家政策調整,八號工程不幸下馬,對等離子體所形成極大沖擊。好在中國科學院明確指示,等離子體所不撤銷,核聚變研究繼續做。

    隨后幾年里,陳春先從全國各地挖來一批高才生,陸續建成HT-6B、HT-6M和HT-7三代裝置。直到如今,所里的老人依然記得HT-6B第一次放電成功時,全島科技人員都趕來了,在裝置旁圍了個里三層外三層。雷鳴般的掌聲中,“人造太陽”的火種扎下了根。

    為了維持更穩定的強磁場、實現長脈沖等離子體,建設全超導托卡馬克裝置勢在必行。然而,當等離子體所在1990年前后提出這一想法時,卻遭遇重重阻力,一些人甚至認為那是“天方夜譚”。

    因為超導托卡馬克又燒錢、又缺技術,國際上并沒有先例,只有經費更充足的韓國早于我國3年提出建設計劃。而我國當時每年只能生產三五十公斤超導線圈,對于建裝置需要的20多噸線圈來說,簡直是杯水車薪。

    一時間,參與論證的專家吵成一團。兩位超導專家嚴陸光、周廉持支持態度,認為其可以帶動我國超導產業的發展。經過大家多方奔走呼吁,HT-7U(后更名為EAST)大科學工程在1998年7月正式通過國家立項,獲批經費1.65億元。

    業內專家清楚,僅靠這些經費,這個項目是干不成的。但項目負責人萬元熙有辦法,他先是看中了美國超級對撞機項目下馬后遺留的一批超導線圈,無奈此路不通。后來,他又派出一個小組在全世界尋找可用的超導材料,最終在俄羅斯的一處庫房中找到可用的廢棄線材。

    但是,如何把這些0.8毫米直徑、公里級長度的超導股線加工成沒有任何瑕疵的超導線,又成為一個新問題。團隊專門請來的外國專家也束手無策。最終,團隊依靠自身力量,在嘗試了無數種失敗方案后,終于實現了上千米長的超導線百分百不斷線。

    沒有先例,就讓自己成為先例。2006年6月,EAST工程調試一次性成功,后來居上成為國際上建成的第一臺非圓截面全超導托卡馬克實驗裝置,自主研制率達90%以上。

    甘于奉獻靈魂人物“老萬”

    EAST能順利立項、建成,離不開“靈魂人物”萬元熙。

    萬元熙1966年加入中國共產黨,1967年研究生畢業于北京大學物理系。1973年,萬元熙被招到合肥從事聚變研究時,正在老家四川一座工廠當技術工人。在任何崗位上,萬元熙都不閑著,當工人時自學了電焊手藝,來到等離子體所后還曾親手焊了一座繪圖架,令同事大開眼界。

    EAST立項后,物理設計方案遲遲未能定下。萬元熙了解到,這是由于全超導托卡馬克裝置物理復雜性極高,同時物理設計要同工程設計耦合,難住了沒有工程經驗的設計人員。但項目已經立項,不能再拖延下去。萬元熙慧眼識珠,找到工程師吳維越:“你能不能把物理設計接下來?”

    這讓學機電的吳維越吃了一驚:“你真敢交給我做?”其他同事也“打抱不平”:“他又不是學物理的,老萬怎么能這樣壓擔子?”

    其實,吳維越心里有幾分把握。自從加入這個大科學工程團隊,他深深認識到,托卡馬克裝置是多系統的復雜工程,每個人不能只顧自己,而要了解整個系統,不懂什么就學什么。20世紀80年代計算機熱潮興起后,吳維越就利用業余時間自學計算機編程,此時的他已熟練掌握了相關設計軟件。

    最終,吳維越帶頭啃下了這塊“硬骨頭”,直到20多年后的今天,EAST裝置的物理設計都沒有做過改變。

    在EAST立項的最初幾年,萬元熙帶著一幫年輕人沒日沒夜地干,沒錢借錢也要干。有一段時間,所里一度發不出工資,他竟然大膽向銀行貸款、找兄弟單位借錢,從此留下了口口相傳的“貸款做研究、借錢發工資”的故事。

    帶領這個200多人的團隊奮戰,細節往往決定成敗。20世紀90年代末,萬元熙發現工人的工作效率不高,于是他前瞻性地改革績效考核制度,提出計件發放、多勞多得,工人的工作效率明顯提高。

    2006年9月,EAST僅僅調試3個月后就實現首次放電。國際專家紛紛驚呼:“你們運氣太好了!”要知道,國際上許多聚變裝置都經歷數年調試才成功放電。但只有等離子體所人知道,“好運”的背后是“木桶”上每塊“木板”的竭盡全力。

    2008年,EAST項目獲得國家科學技術進步獎一等獎。萬元熙本是當之無愧的第一完成人,但他卻堅持在獲獎人一欄填寫團隊名稱。相關工作人員找到他說明情況:“不寫個人名字可就沒有獎金了。”萬元熙說:“有一個算一個,這份榮譽必須屬于團隊里的每個人。”

    他就這樣從獎狀上隱身,活成了大家口中永遠親切的老萬。

    “愁眉苦臉過一天,不如快快活活過一天。沒有理想過一輩子,不如為了追求理想抱負,不惜任何代價、不怕任何艱難去工作一輩子。”這一樂觀、灑脫的話語,就出自這位胃切除4/5、有心肌梗塞病灶仍堅持工作到80余歲的老萬之口。

    爭創一流“短一塊板都不行”

    為加快可控核聚變的研究進程,國際上幾個主要國家于1985年發起ITER計劃,這是規模僅次于國際空間站的國際大科學工程。但ITER進展并不順利,目前已延期數年。難道人類距離核聚變商用真的需要“永遠的50年”?

    對此,吳維越給出答案:“世界上沒有哪項技術像可控核聚變這樣,科學原理如此清晰,全球科學家共同努力卻始終跨不過那道坎,技術復雜度之高甚至超過‘上天入地’。要想做成這件事不能看短期效應,只能堅持長期主義,大家共同努力,短一塊板都不行!”

    中國2006年正式加入ITER。“當時國際上超導材料的設計、分析、加工水平都領先我們一大截。”等離子體所應用超導工程技術研究室主任秦經剛回憶,中國加入ITER的初衷是全方位學習。

    2013年,時任等離子體所副所長傅鵬將該研究組去法國ITER訪問的第一個機會交給了該所研究生郭斌。當時郭斌只是負責冷卻等輔助系統,并非核心技術。但傅鵬堅持:“EAST的輔助系統是塊短板,必須補齊。”

    在法國工作的6年里,郭斌抓住一切學習機會,從冷卻系統的原理設計到方案論證再到最終設計,完全消化吸收了國外先進技術,從無人問津的“小透明”成長為拿到ITER正式職位的冷卻系統專家。

    2020年,等離子體所準備對EAST進行重大性能提升,以沖擊創造世界紀錄的高參數。一聲來自科學島的召喚,讓郭斌毫不猶豫選擇回國,很快將水冷系統的性能提升3至4倍。

    2023年,EAST的下一代裝置——緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)在合肥開工建設,有望在國際上首次演示聚變能發電。這給了中國科學家超越國際最高水平、大膽往前走的勇氣。

    秦經剛坦言,剛承擔ITER采購包中超導線纜的研制任務時,他們只能從閱讀文獻一點一滴學起,與企業聯合攻關4年后才自主研制出性能達標的超導線纜,如今卻有底氣比外國人多向前走一步。近日,他們研發出一種新型高硼鋼,強度比ITER項目用的鋼材高30%,因為節省了用量,總價反而降低了,相當于同時提高了性能和經濟性。

    在ITER的帶動下,中國相關產業快速發展,再也不用去別人的倉庫中找廢料。如今ITER項目中約30%的超導體、超過70%的磁體電源、100%的超導饋線都是中國制造。

    團結協作把“木板”緊緊箍在一起

    如果說EAST團隊像一個木桶,黨組織就是把每塊木板緊緊箍在一起的鐵絲,讓大家四十多年如一日、堅持不懈為實現同一個目標而努力。

    2021年,退而不休的吳維越在法國出差期間,收到了同事從國內捎來的“光榮在黨50年”榮譽證書。心潮澎湃的他不禁想起自己剛工作時,正是黨組織的積極宣傳讓他被可控核聚變的美妙前景所吸引,并愛上這份事業,一干就是40多年。

    40多年來,等離子體所黨組織通過多種潤物細無聲的方式,將“種太陽”的夢想根植在每個人心中。

    距離等離子體所不遠處的800平方米的科學島科學家精神教育基地,是中國科學院合肥物質科學研究院開展黨性教育、弘揚科學家精神的重要學習教育陣地,支部參學率100%,通過老科學家的燈塔作用,幫助年輕人樹立更堅定的理想信念。

    除了老黨員的言傳身教,中國科學院合肥物質科學研究院組織開展的一系列特色黨建活動也起到了積極作用。比如,評選最美黨建學習記錄本、十佳黨課、十佳主題黨日,創建了黨建課堂、每周一言微課堂、研究員講堂,以青年黨員為主組建多支黨員突擊隊。

    “同樣的一群人,缺少組織模式,也可能干不成事。”等離子體所綜合辦公室主任黃素貞介紹說,等離子體所始終堅守“三個原則”,即黨建引領科研、黨建融入科研、黨建促進科研。

    等離子體所現有職工700多名,45歲以下的年輕黨員占比70%,是科研工作的主力軍。

    2023年4月12日,EAST實現403秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行,創造世界紀錄。剛入職等離子體所不到一個月就趕上這樣的大場面,“90后”青年黨員劉文斌感觸良多。

    “進所后最大的轉變是從小團隊進入大團隊,從基于興趣愛好的自由探索轉變為以國家需求為導向的有目標的攻關。”劉文斌說,物理教科書里在實驗室做實驗就青史留名的故事,不太可能發生在聚變領域,只有依靠“甘于奉獻、團結協作、銳意進取、爭創一流”的精神,才能共同完成一件大事。

    近日,劉文斌和同事正在開展新一輪物理實驗,目標是實現1億攝氏度1000秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行。這是聚變研究從基礎研究邁向工程實踐的重要一步。

    聚變研究從來不是一兩個人或一兩代人能夠完成的,一批又一批年輕人踏上科學島,只為在這個最好的時代,不惜任何代價、不畏任何艱難去實現他們共同的夢想——在中國點亮人類第一盞“聚變之燈”。


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