《 人民日?qǐng)?bào)海外版 》(2017年11月11日 第 11 版)
建設(shè)創(chuàng)新型國家，瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破，是一個(gè)國家硬實(shí)力的重要體現(xiàn)。
科學(xué)島剪影
話說合肥大蜀山腳下，有個(gè)“大水缸”，叫董鋪水庫。水庫北邊，有董鋪島，其實(shí)是個(gè)坐北朝東偏南伸出、三面環(huán)水的半島，面積不到3平方公里。
島上林木茂盛，環(huán)境清幽，行人稀少，靜謐中略顯神秘。中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，就坐落在這座島上。一條創(chuàng)新大道縱貫全島，兩邊散落著數(shù)十幢莊重簡樸的科研樓：安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、等離子體物理研究所、固體物理研究所、合肥智能機(jī)械研究所、強(qiáng)磁場科學(xué)技術(shù)中心、技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所、先進(jìn)制造技術(shù)研究所、醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)中心、核能安全技術(shù)研究所……這些掩映在萬綠叢中的建筑，樓層不高，也不顯眼，但這里科研的脈搏，與全球科研最前沿同頻共振，許多成果都是國內(nèi)頂尖、國際領(lǐng)先。
科學(xué)島風(fēng)景
很多人或許不知道，合肥地區(qū)有3個(gè)讓中國人引以為傲的“大科學(xué)裝置”，其中兩個(gè)就在這個(gè)島上。2017年1月，合肥獲批綜合性國家科學(xué)中心，與這里密不可分。密集的科研院所，頻出的國際頂尖科技成果，讓這個(gè)小島不時(shí)引起轟動(dòng)，吸引全球的目光。合肥當(dāng)?shù)厝撕茉缇筒辉俳兴久姆Q“科學(xué)島”了。
科學(xué)島風(fēng)景
走進(jìn)科學(xué)島上的等離子體所，屋子中央有一個(gè)像鍋爐的巨大環(huán)形裝置，主機(jī)高11米，直徑8米。裝置上端，一面鮮艷的五星紅旗高高掛起。 它是中國自主設(shè)計(jì)、研制的世界上第一臺(tái)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，簡稱“大科學(xué)裝置”。科學(xué)島因此成為我國核聚變研究中心。
托卡馬克是一種磁約束受控核聚變環(huán)性實(shí)驗(yàn)裝置，最初是由蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。它的中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。通電時(shí)，托卡馬克的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。
負(fù)責(zé)“大裝置”的專家怕我們聽不懂，盡量講得通俗而直觀：我們熟知的原子彈、核電站，其能量來源是核裂變。太陽發(fā)出的光和熱則是靠核聚變;氫彈是人類實(shí)現(xiàn)的不受控制核聚變，氫彈的體積比原子彈小得多，但一顆氫彈的威力相當(dāng)于幾十顆原子彈。
“人類可以制造一個(gè)太陽來產(chǎn)生光和熱嗎?”這個(gè)曾經(jīng)的科學(xué)幻想，正在成為科學(xué)的現(xiàn)實(shí)。
科學(xué)家正在研究的利用磁約束來實(shí)現(xiàn)可控核聚變，被形象地稱之為研制“人造小太陽”——把人類的奇思妙想變成科學(xué)的現(xiàn)實(shí)，這是科學(xué)家和科學(xué)研究的奇妙之處。科學(xué)家給我們展示的愿景是：如果人類能實(shí)現(xiàn)可控核聚變，核聚變能將解決人類的能源問題。
等離子體所核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST
說到核能，人們難免步步驚心，比如核燃料，比如核輻射。
可喜的是，與核裂變以鈾和钚為燃料不同，核聚變能利用的燃料是氘和氚，地球蘊(yùn)藏量極其豐富。據(jù)測，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油。一座100萬千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。氘的發(fā)熱量相當(dāng)于同等煤的2000萬倍，天然存在于海水中的氘有45億噸，通過核聚變轉(zhuǎn)化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。氚可以由鋰制造，地球上鋰的儲(chǔ)量有2000多億噸，足夠人類用1萬年-2萬年……
鑒于前些年的日本福島核事故以及更早的蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故，人們對(duì)核泄漏、核輻射始終心有余悸。即使不發(fā)生事故，核廢料的處理至今沒有完全保險(xiǎn)的辦法。核聚變能則因其安全性高、無高端核廢料、可不對(duì)環(huán)境構(gòu)成大的污染，成為許多國家大力發(fā)展的研究方向。
美、法等國在20世紀(jì)80年代中期發(fā)起耗資46億歐元的國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)計(jì)劃，包括美國、日本、歐盟等國際七方的科技合作，旨在建立全球第一個(gè)受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。科學(xué)家們估計(jì)，到2025年以后，核聚變工程技術(shù)的核心問題有可能獲得實(shí)際解決。2050年前后，受控核聚變發(fā)電將有可能造福人類。
中法科學(xué)家見證EAST遙操作維護(hù)系統(tǒng)調(diào)試成功
中國耗時(shí)8年、耗資2億元人民幣，自主設(shè)計(jì)、自主建成EAST裝置后，全球研究核聚變的眼睛都盯著中國，盯著合肥的這個(gè)“大裝置”。
10年前，中國參與到國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃。國際七方中，中國承諾承擔(dān)10%的研發(fā)任務(wù)，中國任務(wù)中的73%由等離子體所承擔(dān)。由于研發(fā)能力強(qiáng)，現(xiàn)在美國、俄羅斯、日本把他們承擔(dān)的相當(dāng)大一部分任務(wù)轉(zhuǎn)包給等離子體所。有EAST和ITER項(xiàng)目的牽引，中國目前在七方中走在最前面。等離子體所研究建設(shè)的EAST裝置穩(wěn)定高約束放電能力達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的100秒，超過世界上所有正在建設(shè)的同類裝置;在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，比如超導(dǎo)，是全世界最大的超導(dǎo)技術(shù)研制、測試基地，遠(yuǎn)比美國、歐洲做得強(qiáng)大。
國際聚變能大會(huì)，相當(dāng)于這個(gè)領(lǐng)域的奧林匹克大會(huì)，等離子體所連續(xù)10年都被大會(huì)特邀做主題報(bào)告。這一領(lǐng)域的國際頂級(jí)雜志，連續(xù)多年都以封面故事形式介紹等離子體所年度研究工作。這種待遇，別的單位都沒有，其他國家也沒有。
科學(xué)并不總是抽象和冰冷的。
等離子體所正在研制可用于放射治療癌癥的“超導(dǎo)質(zhì)子刀”，就是萬眾期待的溫暖福音。我就此詢問等離子體所副所長宋云濤。他說，這是國際上較為先進(jìn)的癌癥放射治療技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的放射治療，質(zhì)子治療技術(shù)可對(duì)腫瘤組織進(jìn)行精準(zhǔn)打擊，整個(gè)治療過程好比是針對(duì)腫瘤的“立體定向爆破”，可降低對(duì)健康組織的損傷。中俄超導(dǎo)質(zhì)子聯(lián)合研究中心2015年12月已在合肥成立，俄羅斯聯(lián)合核子研究所和中科院等離子體所的科學(xué)家聯(lián)手研究“高能質(zhì)子治療技術(shù)”，合肥離子醫(yī)學(xué)中心將在2017年底建成。這意味著，癌癥患者很快將能夠在合肥接受“高能質(zhì)子”放射治療。
“超導(dǎo)技術(shù)、電源技術(shù)等，都是聚變研究衍生出的一些相關(guān)技術(shù)。”宋云濤說。
強(qiáng)磁場中心自主研制的混合磁體裝置
2017年9月27日，科學(xué)島又爆出一則轟動(dòng)性新聞：國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置”通過國家驗(yàn)收。這是島上另一個(gè)全球矚目的“大裝置”。中國由此成為繼美國、法國、荷蘭、日本之后第5個(gè)擁有穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場裝置的國家。
這個(gè)裝置從“一無所有”到世界第二，只用了短短8年時(shí)間。
國際上開展強(qiáng)磁場研究，在高溫超導(dǎo)、量子材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)矣兄卮蟀l(fā)現(xiàn)，被稱為諾貝爾獎(jiǎng)的搖籃。它是在極高磁場下觀察研究物質(zhì)的各種特性，不僅研究材料物理，還涉及化學(xué)、生命科學(xué)、藥物學(xué)，應(yīng)用范圍非常廣泛。此前美國的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模最大、性能最好。
強(qiáng)磁場科學(xué)技術(shù)研究中心研制團(tuán)隊(duì)?wèi){著挑戰(zhàn)極限的精神，打破國際技術(shù)壁壘，自主研制成的裝置，有3臺(tái)水冷磁體場強(qiáng)創(chuàng)了世界紀(jì)錄，有繼美國之后世界第二臺(tái)40T級(jí)混合磁體，有潛力向45T的世界紀(jì)錄發(fā)起沖擊。
在科學(xué)的海洋里，原創(chuàng)和發(fā)現(xiàn)才能產(chǎn)生驚濤駭浪。
合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長匡光力說到這幾個(gè)世界紀(jì)錄，如數(shù)家珍：“有一臺(tái)磁體，我們實(shí)現(xiàn)了38.5萬高斯，解決了大量的關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)了世界紀(jì)錄。此前荷蘭是37萬高斯，美國是36萬高斯。現(xiàn)在，從22萬到40萬高斯如此廣大的磁場強(qiáng)度區(qū)域，別人無法獲得掃描隧道顯微信息，只有中國科學(xué)家可以做到。”
科研總少不了你追我趕。從“人無我有”“人有我優(yōu)”，不斷超越，再達(dá)至“人無我有”——這是攀登科學(xué)高峰的樂趣和動(dòng)力所在，是科研必備的精神和境界。
目前世界上有3種顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)原子尺度的觀測，分別是掃描隧道顯微鏡、磁力顯微鏡、原子力顯微鏡。這3種顯微鏡，美國、歐洲都有。強(qiáng)磁場科學(xué)技術(shù)研究中心科研團(tuán)隊(duì)花心思做的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是把3個(gè)顯微鏡集中在一個(gè)針尖上，叫組合顯微鏡，同時(shí)對(duì)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀測，成功突破，世界獨(dú)創(chuàng)。
“我們做出來的幾件測量系統(tǒng)，都是原創(chuàng)成果，屬于世界上的孤品。有了磁場條件和測量系統(tǒng)，我們看到的任何東西都是新的，別人難以企及。”匡光力不無自豪地說，“中國科學(xué)家完全有能力、有智慧為人類做出更大貢獻(xiàn)……”
忽然有人用合肥話提議：“我們?cè)?#8216;大裝置’前合個(gè)影，可照?”眾人皆言：“照，照!” 不知怎的，在相機(jī)的咔嚓聲中，我有一種想唱國歌的沖動(dòng)。
過去曾走過不少邊海防，我最最深切的感受是，要培養(yǎng)人的愛國情懷，就到邊海防去——站在邊海防前線，一種莊嚴(yán)和神圣油然而生，你對(duì)祖國的感情，必定瞬間提升。
現(xiàn)在我想說：要增強(qiáng)中國人的民族自豪感，就到合肥科學(xué)島上來——這里的科技創(chuàng)新高度和世界領(lǐng)先程度，足以讓每一個(gè)中國人驕傲和自豪!
科學(xué)島面積不大，但分量很重。
【責(zé)任編輯：史洪芳】
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