這個夏天，坐落于安徽合肥西郊科學島上的大科學裝置——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（以下簡稱EAST）迎來了一輪“小考”，國內外多個研究機構的近百份實驗提案將在這里找到答案。

  作為核聚變領域的“學霸”，EAST近年來“大考”佳績不斷，屢創世界紀錄：2016年，實現超5000萬攝氏度102秒等離子體運行；2017年，實現101秒高約束模等離子體運行；2021年，實現1.2億攝氏度101秒等離子體運行；今年4月12日，又成功創造了403秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行新的世界紀錄……

  實際上，我國核聚變研究起步要比其他國家晚20多年，但如今國際上其他聚變裝置的運行時間均未達到百秒級，因此EAST的奮勇向前是在跟自己競賽。

依托大科學裝置

  “這主要得益于中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所（以下簡稱等離子體所）始終把依托大科學裝置的基礎研究作為發展引擎。”等離子體所副所長胡建生說，這是EAST成為“學霸”的一大秘訣。

  上世紀90年代初，我國引進已停機的蘇聯托卡馬克裝置進行根本性改造，建成中國第一代超導托卡馬克裝置。在此基礎上，中國科學院自主設計研制并于2006年正式建成世界首臺EAST。

  核聚變是兩個較輕的原子核聚合生成較重的原子核、釋放巨大能量的核反應過程。太陽就是一種天然的聚變體，50億年來源源不斷釋放光和熱。而EAST就是模仿太陽原理，因此被形象地稱為“人造太陽”。

  “人造太陽”被認為是人類能源供應的終極夢想，但由于技術難度太大，商業化運行仍有較長的路要走。對于科研人員來說，這意味著要數十年如一日地甘坐“冷板凳”。

  2013年7月17日，習近平總書記在視察中國科學院時，對中國科學院未來發展提出“四個率先”目標要求，其中明確提出要“率先實現科學技術跨越發展”。這對EAST研究團隊來說，正是行動指南。

  胡建生表示，10年來，等離子體所在習近平總書記“四個率先”目標要求引領下，充分發揮EAST作用，在物理實驗和工程技術兩方面取得多項標志性成果。

  在物理實驗成果上，EAST先后創造了10余項世界紀錄；在工程技術方面，研究團隊解決了超導磁體、真空、診斷、波加熱、低溫、材料等技術集成問題。由于EAST是國際上第一個采用全超導磁體的聚變裝置，因此很多獨創技術被國際同行借鑒。同時，EAST作為成熟的“實驗基地”，為國際熱核聚變實驗堆（ITER）運行和我國自主建設運行未來聚變堆奠定了重要的實驗基礎。

  此外，由EAST牽引，等離子體所在超導、低溫、等離子體材料等多方面衍生出一批高新技術成果，并實現轉移轉化。目前，利用EAST衍生的相關技術，等離子體所正在研制國內首套具有自主知識產權的醫用超導質子癌癥治療系統。該系統投入使用后，廣大癌癥患者的治療費用有望減半。

建設高水平人才團隊

  “科技創新離不開人才支撐。”胡建生說，在建設和運行EAST的過程中，等離子體所集聚培養了一大批懂科學、懂技術、懂工程、懂管理的優秀人才，而這正是EAST屢創世界紀錄的第二個秘訣。

  2021年，在國外求學7年的張偉毅然回國加入等離子體所微波技術研究室。國外的經歷讓他認識到，目前國內核聚變研究還有不足，而他在國外學習到的知識正好能為我國磁約束核聚變研究作出貢獻。

  “等離子體所是一個溫暖的、有人情味的地方，大家各司其職、友好互助，常常會一起探討學術問題，科研氛圍濃厚。”張偉表示。

  10年來，等離子體所堅持“外引內培”相結合，構建高水平人才團隊。所謂“外引”，是發揮大科學裝置人才集聚效能，面向全球公開招聘；所謂“內培”，是結合全國重點實驗室建設、中國科學院國際合作試點項目培養優秀人才。

  例如，設立“揭榜掛帥”課題，讓優秀青年承擔關鍵任務，激發青年人才活力；依托國際合作試點、ITER項目等，每年派遣百余名青年骨干到海外學習交流，培育支持青年骨干成長；與高校開展聯合培養，設立共享A+學科、王淦昌英才班等發現好苗子，為核聚變領域儲備創新型、復合型人才。

  目前，EAST研究團隊以“80后”“90后”為主，平均年齡35歲。除為年輕人創造良好的科研環境外，等離子體所還為他們解除生活上的后顧之憂，積極提供“精神補給”。如舉辦科學家講壇、主題黨日等活動，弘揚老一輩科學家精神，引導青年科研工作者科教報國。

  多年來，等離子體所凝聚形成了一個“特別能戰斗、特別能打硬仗，值得信賴的科研團隊”，2次獲得國家科技進步獎一等獎、4次獲得國際科技合作獎。

堅持開放共享、國際合作

  在等離子體所工作的人常常有種感受：科學島離市中心很遠，但離世界很近。胡建生說，這是第三個秘訣——堅持開放共享，擴大國際科技交流合作。

  “我來中國已有30多次，不僅在EAST上做實驗，還會給科學島上的學生做一些講座。”日本國立聚變科學研究所教授森田茂說。每年，有近千名像森田茂一樣的國外研究人員到科學島來交流合作。

  10年來，EAST成為國家開放共享大科學裝置的標桿之一，入選全球研究基礎設施高官會、經濟合作與發展組織、金磚國家大科學裝置開放目錄或典型案例。就在今年5月6日，中國科學院首個開放創新試點——磁約束聚變能研究開放創新試點落戶科學島。

  目前，等離子體所與40多個國家的120多家科研機構建立了穩定的交流與合作關系：中美國際托卡馬克合作研究中心、國際聚變能聯合中心等相繼落成并運行，不斷產出具有國際影響力的重要創新成果；在“一帶一路”倡議下，幫助東南亞、西亞、南美、北非等核聚變新興國家建設相關學科和實驗裝置。

  胡建生透露，我國的核聚變實驗裝置技術已經走出國門。7月底，等離子體所幫助泰國核聚變技術研究所建設的托卡馬克裝置TT-1，即將在泰國正式交付并投入實驗運行。

  在新形勢下，EAST如何再出發？

  “目前，我們正在為EAST設定新的科學任務。實驗方面，要向1000秒高約束模等更高、更持久的目標發起挑戰；工程方面，要加緊開展聚變實驗堆和工程堆的關鍵部件預研，為未來中國聚變的跨越式發展打下堅實基礎。”胡建生說。

  距離EAST不遠處，聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施正在如火如荼建設中，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆也已完成工程設計。

  胡建生希望，未來中國能在國際上首次獲得燃燒等離子體，率先實現真正的聚變發電，點亮第一盞聚變能燈。■