谁创造了太阳：纪念核工程研究所和西方物理研究所新一代人造太阳能设备

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谁创造了太阳：纪念核工程研究所和西方物理研究所新一代人造太阳能设备
2025年10月12日 06:38 来源：经济日报记者 齐辉
当清晨的第一缕阳光照耀在核工业西南物理实验室的聚变科学实验室时，新一代人造太阳的“大本营”开始活跃起来。它就像你大脑的中枢神经系统，大屏幕上的数据就像跳动的脉搏。团队成员坐在屏幕前，操纵、记录和观察“中枢神经系统”的一系列实验数据和图像……“太阳人造”在地球上创造了一个类似于太阳内部的环境，模拟了它的光和热过程。过程并允许该反应继续稳定地发挥作用。这支平均年龄仅35岁的科研团队与令人兴奋的职业生涯密不可分。他们追求核聚变梦想，取得了巨大的科技进步。科学研究是永无止境的探索和创新，这些追日者照亮了“一亿摄氏度”的理想。寻找未知的人造太阳并不意味着创造太阳，而是利用阳光和热量的核聚变原理解决人类的能源问题。这种旨在寻找清洁能源的可控核聚变装置被形象地称为“人造太阳”。队员白星宇表示：“在可控核聚变领域释放‘亿度’高温，需要精通各种武术。”今年3月28日，新一代人造太阳“中国环流3号”首次实现突破，核心温度1.17亿摄氏度，电子温度1.6亿摄氏度。与此同时，许多原创和尖端的进步正在运行，包括高功率微波回旋管和高功率中性束入射加热系统。首次提出并实施了改善核心能源约束的新方法。本土研发的聚变装置控制系统（CODIS）广泛应用……这一大批“中国智造”的背后，是科研人员几十年来的不断努力。 2004年，白星宇刚来到T大学西武工学院时，学院没有中性束加热，也没有电子回旋加速器，只有陈旧的低噪音加热系统。 “该系统所用的所有部件都是经过几轮采购才从海外采购的。”白兴宇回忆道。 “当时，普遍的心态是购买比制造更好，但我们觉得“我们必须自己制作加热系统。”从2009年到2020年，我们接连攻克了很多难题，包括各种电子旋流器传动部件。从2020年开始，他们以大功率微波回旋管为目标，开始了漫长的“挖掘”，目标是找到一套完整的电子回旋管。微波回旋管的核心是一个2米多高、300多公斤重的金属圆柱体。 成员习惯称其为“管子”。由于需要铸造高功率毫米，看似笨重的“管子”内部结构却极其精密。这对材料、制造和焊接工艺都有严格的要求。 “我们花了三年多的时间进行物理分析和研究。 “如何保证真空，从设计到工艺，我们经历了很多尝试和错误。”白星宇回忆道。“四年多来，团队一边探索，一边优化。转储和重启成为常态，我们遇到了无数的墙壁。第一个，然后是第二个，然后是第三个，第四个。再次，“管道”终于显现出威力的迹象，团队开始仔细调试四号“管道”。当时我们不知道能不能行，有的时候还不行。我们有一两周没有取得任何进展。白新宇叹了口气。这时，课题组组长黄梅就发挥了重要作用。尽管酷暑难耐，她还是带领团队进行了净化。调试期间，团队每天要进行数百次“点火实验”。每一次，我们都需要收集数据，反复分析比较各种参数，找到调整的方向。我没有这样做。 “我们不是害怕坐在板凳上，我们只是害怕坐在板凳上。”看不到希望，尤其是有这么多兄弟部门陪伴我们进行清洗。 ”白新宇先生说这句话的时候，眼里充满了泪水。经过多次尝试，团队终于成功了。终于达到了“4号管”所能产生的功率极限，“它能工作吗？”的问题今年3月28日，团队合作的“中国管”与另外三台外购微波回旋管同台亮相。这是“中国管”首次突破百大关，百万摄氏度。高温是聚变的前沿，是真正装备“中国智造”的缩影。碰撞火花人造太阳团队认为，只有 碰撞产生真理的火花。 2024年12月伊始，指挥控制中心的大屏幕前，大家都很焦急。 “无论我们如何调整参数，温度都无法超过4000万摄氏度。”运营经理李波说。 “我们根据世界各地设备通用的文献和方法进行操作，但即使经过数百次尝试，温度仍然没有达到要求。” “队里的少将张俊钊和他的朋友们也为这个问题失眠了。团队工作组里堆满了大家都扔掉的文件资料。”那天晚上，我看到张俊钊老师给群里发了一条信息，里面有好几个长达几十秒的长声音。“当时张俊钊建议打破正常的操作范围，这确实给我带来了新的想法。”队员陈一航说。 提出了初步方案。很快，这个想法引起了团队内部的热烈讨论。经过几次交锋后，宣布了新的作战计划。协调放电实验结束后，离子的温度持续上升，从4000万摄氏度跃升至6000万摄氏度。同时，团队还发现了一个重要的物理机制，即能量。问题。”引起的耗散渗透力太大。 “我们一直有一个正常的讨论机制，每个人都从各个方面思考并找到解决方案。当我们在计算机上测试一个想法时，我们需要说服每个人并在团队内部达成共识。”李贝瑟说。由于实验时间较短，这群年轻的理工科学生常常红着脸讨论。血浆诊断工作组成员蒋敏和朱毅仁提出了“逐步符合加热”的想法。 ;张俊钊与合作伙伴共同设计了多参数协同控制模型。 “2000年以来”杨硕苏专注于复杂的光谱曲线来分析核温度数据。中性束团队的罗怀宇先生创新性地提出了提高供热产量的方案……在无数次的碰撞中，科研团队在120多天内完成了方案1000多次迭代，点燃了中国“十亿摄氏度”温度的核聚变。钍联合研究将主要围绕等离子体离子的温度、密度和能量约束时间三个参数来衡量聚变装置和聚变研究的水平。当这三个参数的乘积达到一定值时，聚变反应就实现了“自持燃烧”。这就是著名的“三菜融合”。新一代人造太阳能设备也有自己的“聚变产品”原理。随着白星宇回忆起当天“人数翻倍达到一亿多”的场景，细节引起了记者的关注。 “你当时的第一反应是：为什么要急着告诉你的发动机、低温和供水系统同事这个好消息？” “他们不在现场，但他们想知道结果。”白星宇想也没想就说道。 “每个人都是主角，没有配角。”这可能就是人造太阳能设备的“聚变体”原理。作为研究组的一员参与“中国环流三号”激光散射系统研发的“新时代少先队员”翟文彦说：“我们是这个设备的‘眼睛’，在亿万度的温度下跟踪识别设备内部粒子的运动轨迹。有的是为设备提供动力、源源不断注入能量的‘心脏’，有的则是构建设备的‘皮肤’。” 建筑。”有些人是“大脑”，在现场综合分析各种数据，制定策略、做出决策……”也有人是“后备力量”。在令人震惊的“突破一亿摄氏度”最后阶段，整个低杂波系统团队都在控制室等待，令人心悸的数字让人心动。最终，他们没有机会通过注入系统达到“两亿摄氏度”，但 这些年轻人非常高兴，并表示：“我不后悔。这是“饱和缓解”。一个巨大的系统在Stems项目中，每一次人造太阳实验都是一次多系统、多学科、多团队的协作。西乡院的档案馆里有成堆泛黄的铅笔手稿。这是已故中性束专家曹建勇留下的中性束设计方案。书页上布满了层层修正标记，我仍然可以想象自己深夜坐在办公桌前。 “我们现在的中性光束，就是按照你的计划研制出来的。”白星宇感慨道。几年之内，中性束研发团队建造并调试了第二套高功率中性束注入加热系统，实现了超出系统设计目标的最大单源束流。如今，在“中国循环3”的未来位面，人造太阳团队的所有成员都在放大、平衡、倍增自己的“参数”，书写自己的奇迹公式“融合产物”。 （经济报记者 齐慧）
（编辑：富忠我）