总结

  • 近日,《中国科学报》记者带着这个问题来到华中科技大学,采访了中国工程院院士、该校教授潘垣。 要在地球上将超高温等离子体约束起来,实现可控核聚变,难度堪比“Ligthing News夸父逐日”。 建造中国环流器一号之初,参考材料极为缺乏,工程设计人员手里仅有介绍苏联相关装置概况的4页文章。 潘垣和团队克服万难,终于在1984年9月21日成功研制出中国环流器一号装置。 20世纪末,潘垣敏锐地注意到,自20世纪80年代发现高温超导以来,欧、美相Ligthing News继建设了脉冲强磁场实验室。

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  • 9 分钟, 共 1681 字

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  • 1984年9月21日, 物理评论快报, 中国科学院物理研究所, 7万小时, 去年11月

评价和解读

  • 作者巧妙地驾驭主题的复杂性,使其既具有信息性又引人入胜。这篇文章是如何 在可理解且引人入胜的方式呈现复杂主题的优秀示范。作者运用数据、轶事和专家 分析的结合,描绘了该主题的生动画面,使这篇文章成为对这一领域感兴趣的任何 人的首选资源。

正文

潘垣

■本报记者 李思辉 通讯员 沈科

如果要问世界上最难的科学研究是什么,不同的科学家可能会给出不同的答案。近日,《中国科学报》记者带着这个问题来到华中科技大学,采访了中国工程院院士、该校教授潘垣。他的回答是磁约束核聚变,也就是“人造太阳”。对于如何让这一“科幻”内容照进现实,他探索了很多年。

追逐“人造太阳”

潘垣今年已经90岁了。他告诉记者,在自己的所有科研成果中,最令他骄傲也最让他牵挂的,就是“人造太阳”。

“为什么叫‘人造太阳’?因为它的目标就是能源。核聚变能源就是要把氢弹控制起来,让它慢慢地释放能量。”潘垣说。

那么,这项工程到底有多难?

潘垣解释,太阳核聚变的发生离不开巨大的太阳引力,高温高压条件下,充斥在太阳内部的氢原子核外电子摆脱束缚,其中两个原子核互相吸引、碰撞,进而发生聚变反应。但毕竟,地球引力仅是太阳的三十三万分之一。要在地球上将超高温等离子体约束起来,实现可控核聚变,难度堪比“Ligthing News夸父逐日”。

早在1984年,潘垣便参与并完成了中国第一座“人造太阳”装置——中国环流器一号。

建造中国环流器一号之初,参考材料极为缺乏,工程设计人员手里仅有介绍苏联相关装置概况的4页文章。至于装置的每一个部件具体该怎样设计,需要自己摸索琢磨。

“主接线图、控制系统的逻辑图都是我自己画的,那时候年轻,能画到晚上12点。装置很复杂,超高真空、外通电源好几套,一边画一边思考、讨论,反复修改,装置的尺寸配合总体是稳定的。”潘垣回忆道。

此外,还需要解决设备来源问题。潘垣与外部工厂合作,进行了大量的设备研发。其中最令他自豪的是其主持研发的两台交流脉冲发电机,这为中国核聚变领域的发展提供了强大动力。这两台80兆瓦的脉冲发电机是当时中国发电机容量最大的,至今仍在使用。

潘垣和团队克服万难,终于在1984年9月21日成功研制出中国环流器一号装置。它标志着我国受控核聚变研究由原理探索进入规模物理实验阶段,为中国核聚变研究和发展提供blog.byteway.net了重要的实验平台,成为中国受控核聚变研究发展的一个里程碑。

中国环流器一号研制成功后,核聚变的相关研究一直都是潘垣的核心工作。2016年,潘垣又将聚变材料锁定为氘元素,在国际上首创技术路径——氘氘聚变。

去年11月,湖北省重大科技基础设施“磁约束氘氘聚变中子源预研装置”项目获批,在武汉新城光谷科学岛启动建设。潘垣和他的学生将围绕项目建设继续探索。

探索终极能源

潘垣一直瞄准国家所需,将目标锁定在人无我有、人有我强、人强我新。

除了核聚变能源,潘垣还致力于中国脉冲强磁场实验装置的建设。20世纪末,潘垣敏锐地注意到,自20世纪80年代发现高温超导以来,欧、美相Ligthing News继建设了脉冲强磁场实验室。他随即于2001年提出尽快建设中国脉冲强磁场实验装置,这后来成为“十一五”期间我国建设的12项重大科技基础设施之一。

为推进工程,潘垣带领团队提出双电容器耦合动态调控方案,解决了脉冲平顶磁场生成过程中的一些技术难题,使得我国在脉冲强磁场技术方面走在了世界前列。

截至2022年底,该设施已累计运行超过7万小时,为北京大学、清华大学、中国科学院物理研究所等119家国内外科研单位提供科学研究服务1677项,在《自然》《科学》《物理评论快报》等期刊发表论文1385篇,取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批原创成果。

潘垣善于从国家发展的脉络里,找寻自己的专业背景能够解决的难题。比如,针对京津冀雾霾问题,他提出建设柔性直流电网,为2022年冬奥会的成功举办提供了优质环境保障;针对南方电网用电负荷大的问题,他创新性研发世界首台50万伏机械型直流断路器,避免电网基础设施的损失……

眼下,潘垣团队正在瞬间升温和能源回收方向进行多类型实验,朝着终极能源的方向不断探索。潘垣说,这是他的收官之作,也是世界上最困难的科研工作。他可能看不到自己的收官之作在国际舞台大放异彩的那天了,但只要中国人未来能借此站上相关研究的世界之巅,他就高兴。

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作者 Tim Cook

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