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心智觀察所:“人造太陽(yáng)”再創(chuàng)紀(jì)錄,是中國(guó)式科研方法論又一次勝利
【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 心智觀察所】
2025年1月20日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域再次傳來(lái)振奮人心的消息:
在安徽合肥,有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)成功創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄,首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒的高約束模等離子體運(yùn)行。
這一成就不僅標(biāo)志著中國(guó)在核聚變能源研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越,更讓世界看到了中國(guó)在可控核聚變技術(shù)上的領(lǐng)先地位。這一成果的背后,是中國(guó)幾代科研人員數(shù)十年如一日的艱苦奮斗和自主創(chuàng)新的積累。
回顧中國(guó)可控核聚變技術(shù)的發(fā)展歷程,從起步階段的艱難探索,到如今站在世界前沿的輝煌成就,這段歷史充滿了坎坷與輝煌,也見(jiàn)證了中國(guó)科技發(fā)展戰(zhàn)略的逐步成熟與完善。
全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置 圖自中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
我們?cè)囅脒@樣一個(gè)場(chǎng)景:有一天,世界上所有“節(jié)約能源”的標(biāo)語(yǔ)都消失了;你不需要再交電費(fèi),因?yàn)殡娏σ呀?jīng)變得取之不盡,用之不竭;只要居民都同意,整個(gè)城市可以燈火通明、恒溫恒濕;人們不需要?jiǎng)趧?dòng),永不停歇的流水線就可以自動(dòng)生產(chǎn)……
是不是非常美好呢?有沒(méi)有可能成真呢?
就人類目前的科技水平來(lái)說(shuō),最有可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)美夢(mèng)的途徑,是攻克“可控核聚變”技術(shù)。這可不是胡說(shuō)的,而是前國(guó)際原子能委員會(huì)主席劉易斯·斯特勞斯的觀點(diǎn)。
為什么呢?因?yàn)槔碚撋险f(shuō),核聚變反應(yīng)只需要幾克原材料,就能產(chǎn)生萬(wàn)億焦耳的能量,并且不會(huì)產(chǎn)生污染性廢物。這什么概念?。肯喈?dāng)于你種下一顆芝麻,不用再付出任何心血,就可以收獲整整60年的個(gè)人生活物資。你說(shuō)牛不牛?
面對(duì)這樣一個(gè)打開(kāi)人類新世界的技術(shù),我們國(guó)家是如何從“上不了國(guó)際牌桌”到“成為帶頭大哥”的呢?
“上不了牌桌的窮學(xué)徒”
人類對(duì)可控核聚變技術(shù)的研究,始于上世紀(jì)50年代初。那是一個(gè)冷戰(zhàn)的年代,兩大陣營(yíng)——以美國(guó)為首的西方陣營(yíng)和以蘇聯(lián)為首的東方陣營(yíng)——在核技術(shù)領(lǐng)域展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。核聚變,作為未來(lái)能源的終極夢(mèng)想,自然成了雙方爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。
彼時(shí),核聚變研究如同一場(chǎng)秘密的“地下賽跑”,各國(guó)都在暗中較勁,試圖搶先一步掌握核心技術(shù)。這種保密性,讓當(dāng)時(shí)的中國(guó)連“抄作業(yè)”的機(jī)會(huì)都沒(méi)有,只能站在牌桌外,眼巴巴地看著,像個(gè)“上不了牌桌的學(xué)徒”。
核聚變技術(shù)的核心難點(diǎn)很快浮出水面:如何將加熱至上億攝氏度、處于等離子體狀態(tài)的“燃料”容納起來(lái),并將其約束在一個(gè)高壓狀態(tài)下?這就好比要把一個(gè)小太陽(yáng)裝進(jìn)一個(gè)鐵盒子里,難度可想而知。這種技術(shù)難題,單靠一個(gè)國(guó)家的力量幾乎是不可能攻克的。于是,兩大陣營(yíng)開(kāi)始意識(shí)到,只有攜手合作,才能共同邁向這一人類的終極目標(biāo)。從“各自為戰(zhàn)”到“合作共贏”,這一轉(zhuǎn)變,也為中國(guó)提供了“偷師”的機(jī)會(huì)。
1958年,第二屆和平利用原子能國(guó)際會(huì)議在日內(nèi)瓦召開(kāi)。蘇聯(lián)在會(huì)上宣布建成了磁鏡裝置“奧格拉”,并展示了四卷文集《等離子體物理與受控?zé)岷朔磻?yīng)問(wèn)題》。這一成果得到了大會(huì)的高度評(píng)價(jià),也讓核聚變研究的最新進(jìn)展完全公開(kāi)化。這些公開(kāi)的“學(xué)霸筆記”,對(duì)于牌桌外的中國(guó)來(lái)說(shuō),無(wú)疑是雪中送炭。中國(guó)科學(xué)家們終于有了追趕的“教材”。
同年5月,中科院物理研究所迎來(lái)了一個(gè)重要的時(shí)刻。留美歸來(lái)的孫湘牽頭組建了第一室103組,正式開(kāi)啟了中國(guó)可控核聚變的研究工作。僅僅幾個(gè)月后,103組就取得了重大突破——他們使用小型脈沖放電裝置,成功制造出了高溫等離子體。這一成果作為中科院國(guó)慶獻(xiàn)禮的重點(diǎn)項(xiàng)目,被《人民日?qǐng)?bào)》譽(yù)為“人造小太陽(yáng)”。中國(guó)在核聚變領(lǐng)域的第一步,邁得相當(dāng)堅(jiān)實(shí)。
孫湘(1916.5.30—1999.1.1),我國(guó)著名光學(xué)與等離子體物理學(xué)家
然而,好景不長(zhǎng)。1959年,三年困難時(shí)期悄然而至。饑荒和自然災(zāi)害席卷全國(guó),國(guó)家的經(jīng)濟(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)。在這種背景下,繼續(xù)向科研單位投入大額經(jīng)費(fèi)顯得有些“奢侈”。核聚變研究的經(jīng)費(fèi)被大幅削減,科研骨干也被陸續(xù)調(diào)往優(yōu)先級(jí)更高的兩彈研制任務(wù)。原本充滿希望的核聚變研究,逐漸陷入了停頓。到了1963年,中科院物理所的核聚變研究組正式撤銷,第一波核聚變研究熱潮就此落幕。
當(dāng)時(shí)的中國(guó),雖然有心追趕核聚變技術(shù),但無(wú)奈客觀條件的限制,只能暫時(shí)停下腳步,等待時(shí)機(jī)。這個(gè)“上不了牌桌的窮學(xué)徒”,雖然暫時(shí)無(wú)法參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),但已經(jīng)在牌桌外悄悄做好了準(zhǔn)備,等待著重新入場(chǎng)的機(jī)會(huì)。
緊跟潮流的奮斗者:從“上不了牌桌”到“站穩(wěn)腳跟”
接下來(lái),我們?cè)倏纯吹诙A段:緊跟潮流的奮斗者。
上世紀(jì)六十年代,國(guó)際局勢(shì)風(fēng)云變幻,冷戰(zhàn)的陰影籠罩全球,核技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。毛主席高瞻遠(yuǎn)矚,創(chuàng)造性地提出了“三線建設(shè)”戰(zhàn)略,決定在中西部地區(qū)大力發(fā)展國(guó)防工業(yè)和基礎(chǔ)工業(yè)。這一戰(zhàn)略不僅是為了應(yīng)對(duì)國(guó)際局勢(shì)的不確定性,更是為了在極端困難的條件下,為中國(guó)科技發(fā)展開(kāi)辟一條獨(dú)立自主的道路。
1965年,二機(jī)部做出了一個(gè)關(guān)鍵決策:整合全國(guó)核聚變科研力量,遷往四川樂(lè)山,籌建二機(jī)部585研究所,也就是后來(lái)大名鼎鼎的核工業(yè)西南物理研究院。這一舉措,讓中國(guó)可控核聚變研究有了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的“大本營(yíng)”,也標(biāo)志著中國(guó)正式組建了自己的“國(guó)家隊(duì)”。
然而,有了隊(duì)伍只是第一步,接下來(lái)的問(wèn)題是:往哪個(gè)方向努力?當(dāng)時(shí),核聚變研究領(lǐng)域就像一片茫茫大海,雖然目標(biāo)明確——實(shí)現(xiàn)可控核聚變,但具體怎么走,誰(shuí)也沒(méi)有把握。就在這時(shí),蘇聯(lián)傳來(lái)了一個(gè)令人振奮的消息。
1968年,蘇聯(lián)公開(kāi)了托卡馬克(Tokamak)裝置的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。他們成功地將等離子體固定在一個(gè)環(huán)形腔體內(nèi),這就好比把太陽(yáng)的中心部分“裝”進(jìn)了一個(gè)穩(wěn)定的容器里!這一成果如同一劑強(qiáng)心針,瞬間將學(xué)界和工業(yè)界對(duì)核聚變研究的悲觀情緒一掃而空。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始,全球范圍內(nèi)掀起了一股核聚變研發(fā)的“托卡馬克”熱潮。
中國(guó)當(dāng)然不甘落后。1970年,中科院物理所的陳春先提出了一個(gè)大膽的設(shè)想:結(jié)合電工所正在開(kāi)發(fā)的大型儲(chǔ)能裝置,建設(shè)托卡馬克裝置。這個(gè)想法很快就引起了高層的重視。1972年,周恩來(lái)總理親自批示,支持這一設(shè)想。有了總理的支持,事情就好辦多了。1973年,中科院在合肥建立了受控?zé)岷朔磻?yīng)研究實(shí)驗(yàn)站,緊接著,1977年,代號(hào)“八號(hào)工程”的中大型托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置獲批立項(xiàng)。至此,中國(guó)可控核聚變研究初步形成了“四川、安徽雙中心”的格局,一個(gè)在樂(lè)山,一個(gè)在合肥,兩個(gè)地方齊頭并進(jìn),共同推動(dòng)中國(guó)核聚變事業(yè)的發(fā)展。
- 原標(biāo)題:“人造太陽(yáng)”再創(chuàng)紀(jì)錄,是中國(guó)式科研方法論又一次勝利 本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 李昊 
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