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(nèi)外多個研究機構(gòu)的近百份實驗提案將在這里找到答案。
作為核聚變領(lǐng)域的“學霸”，EAST近年來“大考”佳績不斷，屢創(chuàng)世界紀錄：2016年，實現(xiàn)超5000萬攝氏度102秒等離子體運行；2017年，實現(xiàn)101秒高約束模等離子體運行；2021年，實現(xiàn)1.2億攝氏度101秒等離子體運行；今年4月12日，又成功創(chuàng)造了403秒穩(wěn)態(tài)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(zhì)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(chǔ)研究作為發(fā)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(lián)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(chǔ)上，中國科學院自主設(shè)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(shù)難度太大，商業(yè)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(shù)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(fā)展提出“四個率先”目標要求，其中明確提出要“率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)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(lǐng)下，充分發(fā)揮EAST作用，在物理實驗和工程技術(shù)兩方面取得多項標志性成果。
在物理實驗成果上，EAST先后創(chuàng)造了10余項世界紀錄；在工程技術(shù)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(shù)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(chuàng)技術(shù)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(shè)運行未來聚變堆奠定了重要的實驗基礎(chǔ)。
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(shù)成果，并實現(xiàn)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。目前，利用EAST衍生的相關(guān)技術(shù)，等離子體所正在研制國內(nèi)首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)用超導質(zhì)子癌癥治療系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入使用后，廣大癌癥患者的治療費用有望減半。
建設(shè)高水平人才團隊
“科技創(chuàng)新離不開人才支撐。”胡建生說，在建設(shè)和運行EAST的過程中，等離子體所集聚培養(yǎng)了一大批懂科學、懂技術(shù)、懂工程、懂管理的優(yōu)秀人才，而這正是EAST屢創(chuàng)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(shù)研究室。國外的經(jīng)歷讓他認識到，目前國內(nèi)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(shù)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(nèi)培”相結(jié)合，構(gòu)建高水平人才團隊。所謂“外引”，是發(fā)揮大科學裝置人才集聚效能，面向全球公開招聘；所謂“內(nèi)培”，是結(jié)合全國重點實驗室建設(shè)、中國科學院國際合作試點項目培養(yǎng)優(yōu)秀人才。
例如，設(shè)立“揭榜掛帥”課題，讓優(yōu)秀青年承擔關(guān)鍵任務(wù)，激發(fā)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(lián)合培養(yǎng)，設(shè)立共享A+學科、王淦昌英才班等發(fā)現(xiàn)好苗子，為核聚變領(lǐng)域儲備創(chuàng)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(chuàng)造良好的科研環(huán)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(zhàn)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(chǔ)設(shè)施高官會、經(jīng)濟合作與發(fā)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(chuàng)新試點——磁約束聚變能研究開放創(chuàng)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(gòu)建立了穩(wěn)定的交流與合作關(guān)系：中美國際托卡馬克合作研究中心、國際聚變能聯(lián)合中心等相繼落成并運行，不斷產(chǎn)出具有國際影響力的重要創(chuàng)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(shè)相關(guān)學科和實驗裝置。
胡建生透露，我國的核聚變實驗裝置技術(shù)已經(jīng)走出國門。7月底，等離子體所幫助泰國核聚變技術(shù)研究所建設(shè)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(fā)？
“目前，我們正在為EAST設(shè)定新的科學任務(wù)。實驗方面，要向1000秒高約束模等更高、更持久的目標發(fā)起挑戰(zhàn)；工程方面，要加緊開展聚變實驗堆和工程堆的關(guān)鍵部件預研，為未來中國聚變的跨越式發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。”胡建生說。
距離EAST不遠處，聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施正在如火如荼建設(shè)中，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆也已完成工程設(shè)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(xiàn)真正的聚變發(fā)電，點亮第一盞聚變能燈�！�