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大廳內(nèi)，有70多套診斷系統(tǒng)，監(jiān)控EAST的運(yùn)行情況。“等離子體運(yùn)行時(shí)，會(huì)有上百個(gè)變量，成千上萬(wàn)個(gè)參數(shù)需要關(guān)注，可控范圍和時(shí)間要求務(wù)必精確到零點(diǎn)幾毫米、零點(diǎn)幾毫秒以下，由不得半點(diǎn)馬虎。一次放電結(jié)束，我們就要調(diào)整變量，為下一次做準(zhǔn)備?！饼徬茸嬲f(shuō)。等離子體？　放電？　這和核聚變有什么關(guān)系？　這要從三者的定義說(shuō)起。等離子電視、等離子空氣凈化器等已走進(jìn)日常生活，但等離子體究竟是什么？　人們卻很難回答。實(shí)際上，等離子體有另一個(gè)名字———物質(zhì)第四態(tài)。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之外，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定程度，氣態(tài)物質(zhì)就變?yōu)榈入x子體。它有兩個(gè)特點(diǎn)：既呈現(xiàn)帶電性，同時(shí)宏觀上正、負(fù)離子數(shù)相等。電從何來(lái)？　物質(zhì)都是由原子組成的，而原子則由原子核和電子組成。原子核帶正電，電子帶負(fù)電；它們之間相互吸引。一般情況下，電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但隨著溫度的升高，微觀層面下電子會(huì)獲得很高的動(dòng)能，當(dāng)電子的動(dòng)能大于原子核對(duì)它的約束能時(shí)，電子就會(huì)擺脫原子核的束縛，成為“自由自在”運(yùn)動(dòng)的自由電子；而原子核則會(huì)因?yàn)槭ヒ粋€(gè)電子，變成帶一個(gè)單位正電荷的“離子”，這一過(guò)程又被稱(chēng)為電離。當(dāng)足夠多的原子電離，那么物質(zhì)對(duì)外就會(huì)呈現(xiàn)帶電的特性。而核聚變，指的是兩個(gè)較輕的原子核結(jié)合而形成一個(gè)較重的核和一個(gè)很輕的核　(或粒子)　的一種核反應(yīng)形式。根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，即便反應(yīng)過(guò)程只有小的質(zhì)量虧損，其產(chǎn)生的10的16次方倍的能量也是非常大的。太陽(yáng)如何發(fā)光發(fā)熱？　氫彈為何能量巨大？　均來(lái)源于氘氚核聚變反應(yīng)。氘、氚是氫的同位素，前者也叫重氫，比氫多一個(gè)中子；后者也叫超重氫。比氫多兩個(gè)中子。兩者若發(fā)生聚變，則生成氦原子核和一個(gè)中子，并發(fā)生質(zhì)量虧損。但聚變很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵雍藥д?，同性相斥，距離越近，斥力越大。要克服斥力，目前主要的方法是“熱核聚變”，就是把反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到足夠高的溫度　(5000萬(wàn)度以上)，使原子核有足夠的動(dòng)能，接近到足夠近的距離，碰在一起。在這么高的溫度下，氘、氚均處于等離子體狀態(tài)。因此研究核聚變，首先要研究等離子體物理。臨近午夜，鄢容博士走進(jìn)控制大廳。她每天都要等放電結(jié)束，才能將自己的實(shí)驗(yàn)器材置入EAST內(nèi)部，進(jìn)行自己的實(shí)驗(yàn)。加夜班辛苦嗎？“不，我就待幾個(gè)小時(shí)，真空室監(jiān)測(cè)人員24小時(shí)都在?！彼溃瑵撔难芯康闹型饪蒲泄ぷ髡哒跒橥粋€(gè)偉大夢(mèng)想執(zhí)著耕耘，沒(méi)人會(huì)說(shuō)自己辛苦，但沒(méi)人不辛苦。超強(qiáng)磁場(chǎng)與超高真空聯(lián)手造“磁爐子”EAST這個(gè)“燒”聚變?nèi)剂系奶厥狻盃t子”長(zhǎng)什么樣呢？第二天一大早，趁著放電之前，王騰博士領(lǐng)著記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)大廳，一睹EAST真容。它可真是大塊頭，一個(gè)高11米、直徑8米、重達(dá)400噸的大科學(xué)裝置，最上方，飄揚(yáng)的五星紅旗格外顯眼，底部和四周連接著眾多管道、電纜、實(shí)驗(yàn)儀器、輔助加熱系統(tǒng)和診斷設(shè)備。不斷地優(yōu)化改造、多年的國(guó)際合作，讓EAST越來(lái)越“胖”，前方的EAST四個(gè)字母都已被儀器遮住，接近空間極限。看過(guò)電影　《鋼鐵俠》　的人們可能會(huì)記得，那個(gè)為鋼鐵俠提供能量的方舟反應(yīng)堆，發(fā)著淡藍(lán)色閃光的它是一個(gè)環(huán)狀超級(jí)供應(yīng)終端。EAST的圓筒狀主機(jī)內(nèi)部，也有一個(gè)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)———托卡馬克。托卡馬克最初是蘇聯(lián)人的發(fā)明，它的主要部件有真空室、縱場(chǎng)線圈、極向場(chǎng)線圈、冷屏、外杜瓦、基座等。這個(gè)“爐子”如何耐住數(shù)千萬(wàn)乃至上億度的高溫呢？　它用的什么材料？“現(xiàn)存任何一種耐熱物質(zhì)材料都無(wú)法承受如此高溫，萬(wàn)度以上，所有物質(zhì)都會(huì)變成等離子體?！蓖躜v說(shuō)，EAST使用特殊的“磁爐子”，來(lái)容納高溫等離子體。對(duì)于普通的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)沒(méi)有容器的作用，但對(duì)于帶電的等離子體，控制能力就很強(qiáng)。因?yàn)楫?dāng)帶電粒子處于磁場(chǎng)中時(shí)，一旦帶電體偏離磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，就會(huì)受到作用力，這個(gè)力會(huì)把帶電體拉回磁場(chǎng)方向。對(duì)于數(shù)千萬(wàn)度的等離子體來(lái)說(shuō)，其中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度就很快，所以就需要建造一個(gè)非常強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)控制它。除了磁場(chǎng)，還需要真空，一般稱(chēng)為“真空室”。一個(gè)由16個(gè)D形截面的扇形全硬段焊接而成的真空容器，主要目的是隔熱。在“超強(qiáng)磁場(chǎng)”和“超高真空”的聯(lián)手下，容納超高溫等離子體的“磁爐子”就制成了。從解剖圖上看，“磁爐子”像是一個(gè)放倒的輪胎，又像一個(gè)甜甜圈。磁由電生，這就引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題：超高磁場(chǎng)需要超強(qiáng)電流，一段時(shí)間以后，有電阻線圈就會(huì)發(fā)熱，浪費(fèi)能源不說(shuō)，當(dāng)發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)，線圈將無(wú)法工作。因此，我們必須給線圈降溫，怎么降？　電阻越小，發(fā)熱越輕，一旦電阻為零，發(fā)熱將不再是問(wèn)題。所以，即便超導(dǎo)技術(shù)又難又貴，但因?yàn)槲磥?lái)的聚變堆必須長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，這就需要“全超導(dǎo)”的實(shí)現(xiàn)。超導(dǎo)意味著超低溫。EAST使用的超導(dǎo)材料為鈮鈦合金，用超臨界4.5K(零下269度)　的液氦迫流冷卻。從芯部上億度高溫到線圈中零下269度低溫，超高溫和超低溫之間最近距離僅相隔1.2米，給裝置設(shè)計(jì)等方面提出了超乎想象的要求。怎么辦？“設(shè)計(jì)上要求多層隔熱，從芯到外，包括固體隔熱材料層、內(nèi)冷屏、低溫超導(dǎo)材料線圈、外冷屏、外真空杜瓦，層與層之間，還夾著真空層隔熱。其中80K的內(nèi)外冷屏設(shè)置在超導(dǎo)磁體與真空室及超導(dǎo)磁體與外真空杜瓦之間，冷屏由液氮或液氦冷卻，有效減少EAST超導(dǎo)磁體的熱負(fù)荷；外真空杜瓦隔斷外部環(huán)境對(duì)內(nèi)部大部件所產(chǎn)生的熱交換?！蓖躜v說(shuō)。偉大的事業(yè)鋪路石也偉大“EAST是核聚變研究中重要的環(huán)節(jié)，但它還只是一個(gè)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，和其他托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置一樣，它還不能提供給我們巨大的能量，所以EAST離'人造太陽(yáng)’的聚變點(diǎn)火還有距離，至于燒旺，更需要時(shí)間。”龔先祖說(shuō)。“30歲的時(shí)候，母親問(wèn)我，做生意的人起早貪黑，到最后至少能看到錢(qián)，你天天加班，和自己的妻兒聚少離多，究竟圖個(gè)啥？”龔先祖回憶，他當(dāng)時(shí)的想法很簡(jiǎn)單，就覺(jué)得這是一項(xiàng)事業(yè)，或許有很多的彎路，很多的辛苦，一旦投身于此，便義無(wú)反顧。決心之下，我國(guó)的核聚變科學(xué)家正鋪起一條通往成功的康莊大道。上世紀(jì)90年代初，等離子體所和蘇聯(lián)方面達(dá)成協(xié)議，以物易物，用400萬(wàn)人民幣的羽絨服、皮夾克、保溫瓶等生活物資，換回當(dāng)時(shí)價(jià)值1800萬(wàn)盧布的托卡馬克裝置T-7，由此開(kāi)始了超導(dǎo)托卡馬克的研究計(jì)劃。花了一年半的時(shí)間，等離子體所將T-7全部拆掉，又花了兩年，對(duì)其進(jìn)行徹底改造，并重新組裝更名為“H(合肥) T-7”。隨著我國(guó)綜合實(shí)力的快速提高，托卡馬克這種大科學(xué)裝置的研制也進(jìn)展迅速。中國(guó)決心首開(kāi)先河，第一個(gè)開(kāi)展全超導(dǎo)托卡馬克的建設(shè)和研究，EAST應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)在，EAST的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，自研率在70%以上，同時(shí)還取得了68項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和成果。未來(lái)，我國(guó)的核聚變列車(chē)將往何處行駛？　再次回到　《鋼鐵俠》　這部電影，男主角史塔克將方舟反應(yīng)堆小型化，約拳頭大小，裝入鋼鐵俠的心臟，提供超大動(dòng)力。小型化是下一階段的主攻方向嗎？　對(duì)此，龔先祖給出了否定的回答：“從目前的研究看，裝置越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)，越容易實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)和獲得聚變能源?！币虼?，下一步，人類(lèi)會(huì)建造更大的托卡馬克。托卡馬克的研究由此進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)堆”時(shí)代。在這方面，我國(guó)有兩個(gè)方向。一個(gè)是國(guó)際合作項(xiàng)目ITER (國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆)，選址定在法國(guó)的卡達(dá)拉什，締約國(guó)包括歐盟、美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度等七個(gè)國(guó)家和地區(qū)，涵蓋了世界60%以上的人口。目前，等離子體所承擔(dān)了ITER中國(guó)采購(gòu)包近80%重要部件的研制任務(wù)，部件研制實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品質(zhì)量100%滿足ITER要求。ITER組織兩任總干事評(píng)價(jià)“中國(guó)在采購(gòu)包研發(fā)生產(chǎn)方面領(lǐng)先于各方”。但由于牽涉多方利益，ITER的推進(jìn)并未有想象中順利。目前，ITER的建設(shè)完成時(shí)間由原定的2016年延遲至2020年之后，預(yù)算也從10億美元級(jí)大幅提高到百億美元。我國(guó)科學(xué)家在參與建設(shè)ITER的同時(shí)，也初步勾勒出我國(guó)未來(lái)開(kāi)發(fā)聚變能源可能的“五步走”路線圖：以EAST等現(xiàn)有托卡馬克裝置為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)ITER的建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，來(lái)設(shè)計(jì)和建造自己的工程實(shí)驗(yàn)堆、示范堆和商業(yè)堆。未來(lái)的自主實(shí)驗(yàn)堆，暫命名為CFETR (中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆)。目前，這一項(xiàng)目仍處于預(yù)研階段。在實(shí)驗(yàn)堆和商業(yè)堆之間，我國(guó)還將展開(kāi)示范堆的研究。示范堆是介于實(shí)驗(yàn)堆和商業(yè)堆之間的驗(yàn)證聚變電站可行性的裝置，主要用以實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)：大功率凈電力輸出；實(shí)現(xiàn)核聚變?cè)想暗脑鲋常或?yàn)證建造商業(yè)聚變電站所需要的所有技術(shù)可以通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)。這將是實(shí)現(xiàn)“人造太陽(yáng)”之前的最后一道驗(yàn)證環(huán)節(jié)。核聚變電站能在您親眼見(jiàn)證下建成嗎？聽(tīng)到這個(gè)問(wèn)題，龔先祖先是一頓，隨后略帶微笑，他平靜地說(shuō)：“一切都順利的話，我或許能看到實(shí)驗(yàn)堆，商業(yè)堆可能就看不到了。但是，這又有什么關(guān)系呢？　核聚變是一個(gè)世紀(jì)工程，不是一代人、兩代人就能做成的，我們的努力，就是為了當(dāng)那一塊塊鋪路石?！?div 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