近日，中核集團(tuán)“人造太陽”中國環(huán)流器二號(hào)m（hl-2m）裝置研制團(tuán)隊(duì)榮獲第26屆中國青年五四獎(jiǎng)?wù)?，該團(tuán)隊(duì)是一支自主設(shè)計(jì)建造我國新一代“人造太陽”裝置的高精尖青年研發(fā)建造團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員76人，35周歲以下青年57人，占比75%。此前，團(tuán)隊(duì)還曾榮獲第24屆“四川青年五四獎(jiǎng)?wù)录w”、中央企業(yè)青年文明號(hào)、中央企業(yè)先進(jìn)集體，獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

可控核聚變作為世界前沿科技領(lǐng)域，其研究對(duì)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國家工業(yè)建設(shè)具有重要戰(zhàn)略意義。為實(shí)現(xiàn)中國的“聚變能源夢”，早日在中國點(diǎn)亮世界第一盞“聚變之燈”，團(tuán)隊(duì)以一往無前的奮斗姿態(tài)，毅然承擔(dān)起了我國最新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置建設(shè)重任。2020年12月，新一代“人造太陽”中國環(huán)流器二號(hào)m（hl-2m）裝置建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著我國自主掌握大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行技術(shù)，為下一步我國自主設(shè)計(jì)、建造聚變堆奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。成果入選“2020年中國十大科技進(jìn)展新聞”。

創(chuàng)新突破億度空間，精心鑄就國之大器

開發(fā)利用聚變能對(duì)我國乃至全球的可持續(xù)發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義，可控核聚變是人類歷史上最具挑戰(zhàn)的科技前沿之一，具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性和顛覆性的特點(diǎn)，一旦取得突破，便會(huì)涌現(xiàn)出一批原始創(chuàng)新技術(shù)，形成先發(fā)優(yōu)勢。因此，我國將開發(fā)核聚變能作為中國核能發(fā)展三步走戰(zhàn)略“熱堆-快堆-聚變堆”的最后一步。建設(shè)運(yùn)行中國環(huán)流器系列裝置，便是我國開發(fā)核聚變能的重要舉措。為了實(shí)現(xiàn)中國的“聚變能源夢”，早日在中國點(diǎn)亮世界第一盞“聚變之燈”，他們積極傳承我國第一代受控核聚變科學(xué)家“功成不必在我”的精神境界和“功成必定有我”的歷史擔(dān)當(dāng)和家國情懷，以科技自立自強(qiáng)的堅(jiān)定信念，以一往無前的奮斗姿態(tài)，毅然承擔(dān)起我國最新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置建設(shè)重任，扛起了我國聚變研究的大旗。

真空室為hl-2m裝置放電實(shí)驗(yàn)提供超真空環(huán)境，比宇宙密度還要稀薄好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，用來盛裝上億度高溫等離子體。設(shè)計(jì)研發(fā)初期，研制團(tuán)隊(duì)大量調(diào)研，走訪了10余家大型制造企業(yè)，卻因設(shè)計(jì)精度高、制造難度大、薄壁件焊接變形控制難、國內(nèi)無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)等原因被告知無法加工。團(tuán)隊(duì)只能迅速將科學(xué)思維調(diào)整為工程思維，將科學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)細(xì)化為一個(gè)個(gè)可實(shí)現(xiàn)的工程圖紙，以共同研發(fā)和手把手教學(xué)的方式指導(dǎo)廠家加工。這對(duì)長期從事基礎(chǔ)科研、缺乏工程經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)來說，是難度極高且壓力巨大的。經(jīng)過6年艱難探索，團(tuán)隊(duì)制造出我國首臺(tái)d形截面特材雙層雙曲率薄壁件全焊接環(huán)狀超高真空容器，相關(guān)工藝和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

線圈系統(tǒng)為hl-2m裝置放電實(shí)驗(yàn)提供約地球磁場5萬倍的強(qiáng)磁場，用以精確和穩(wěn)定地控制上億度高溫等離子體。線圈制造原采用“利舊改造”的方案，這是當(dāng)時(shí)最可靠、最高效的方案。隨著建設(shè)的深入和國際聚變研究的快速發(fā)展，團(tuán)隊(duì)建設(shè)國際一流先進(jìn)托卡馬克裝置客觀條件發(fā)生了變化，他們清楚“利舊改造”雖不完美，但能如期穩(wěn)妥的實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，“全新研制”雖然設(shè)計(jì)參數(shù)上能確保達(dá)到國際先進(jìn)水平，甚至實(shí)現(xiàn)部分領(lǐng)跑，但研制風(fēng)險(xiǎn)極高、創(chuàng)新可能失敗。面對(duì)兩難選擇，團(tuán)隊(duì)以“偉大的事業(yè)都是干出來的”為激勵(lì)，以大量的科學(xué)計(jì)算和分析為依據(jù)，選擇了“全新研制”。關(guān)鍵方案推倒重來，在大多時(shí)候是不敢想象的事情，但在2m研制團(tuán)隊(duì)里，這是科研工作的常態(tài)，他們清楚地知道科技創(chuàng)新就意味著要敢于推倒重來，不斷向科技的廣度和深度進(jìn)軍。最終他們首創(chuàng)了國內(nèi)最大運(yùn)行電流強(qiáng)磁場d形比特板式可拆分環(huán)向場線圈，突破國內(nèi)大截面外方內(nèi)圓異形無氧銅管原有產(chǎn)能極限，首創(chuàng)國內(nèi)大尺寸異形高強(qiáng)度鉻鋯銅材制造技術(shù)等，多項(xiàng)工藝領(lǐng)先國外一流裝置。

發(fā)電機(jī)組是為hl-2m裝置提供運(yùn)行動(dòng)力的巨型“充電寶”，單次釋能可達(dá)2000mj，其功率與秦山核電站相當(dāng)。他們攻克了超大功率滑差調(diào)節(jié)、大型立式六相脈沖發(fā)電機(jī)電氣制動(dòng)等技術(shù)，研制出國內(nèi)首臺(tái)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型立軸脈沖發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電量可負(fù)擔(dān)一座百萬級(jí)人口城市的基本用電量，部分指標(biāo)“領(lǐng)跑”國際。支撐結(jié)構(gòu)承受著hl-2m裝置運(yùn)行期間內(nèi)外部的巨大負(fù)載，他們搭建了可抗7度烈度震動(dòng)的支撐環(huán)，為裝置提供了強(qiáng)大的安全屏障。至此，裝置四大部件建設(shè)完畢，中國新一代“人造太陽”初具規(guī)模。

通過自主創(chuàng)新，他們打造出了具備開展堆芯級(jí)等離子體物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ募夹g(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了hl-2m裝置完全由我國自主設(shè)計(jì)建造，為下一步我國自主設(shè)計(jì)、建造核聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。建成后的hl-2m裝置是我國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)托卡馬克裝置，采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)與控制方式，等離子體體積達(dá)到國內(nèi)現(xiàn)有裝置2倍以上，等離子體電流能力提高到2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達(dá)到1.5億度，能實(shí)現(xiàn)高密度、高比壓、高自舉電流運(yùn)行。該裝置是國際上首個(gè)具備在兆安培等離子體電流下實(shí)現(xiàn)多種先進(jìn)偏濾器位形能力的核聚變先進(jìn)研究平臺(tái)。它作為我國最新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置，是實(shí)現(xiàn)我國核聚變能開發(fā)事業(yè)跨越式發(fā)展的重要依托裝置，也是我國消化吸收世界最大國際合作項(xiàng)目之一iter（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）技術(shù)不可或缺的重要平臺(tái)。

全力破解技術(shù)難題，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

為確保裝置的性能滿足在堆芯級(jí)等離子體參數(shù)條件下開展物理實(shí)驗(yàn)研究，hl-2m裝置工程技術(shù)難度及工藝復(fù)雜性大幅增加，不斷挑戰(zhàn)著國內(nèi)相關(guān)工程技術(shù)水平極限。他們以慎終如始的韌勁和敢為人先的闖勁，不斷攻堅(jiān)關(guān)鍵技術(shù)難題，深化國際科技合作。

美國以核心技術(shù)為由禁售高強(qiáng)度膨脹螺栓，這是他們需要解決的又一項(xiàng)“卡脖子”難題?！霸绞欠怄i，越要超越”。他們憋著一股勁兒從零開始，從浩瀚的文獻(xiàn)資料中找突破口，經(jīng)過數(shù)百種材料比對(duì)和上千次的試制，終于攻克了關(guān)鍵技術(shù)，打破了國外封鎖，制造出國內(nèi)無生產(chǎn)先例的大尺寸高強(qiáng)度膨脹螺栓，將生產(chǎn)成本降低近90%，極大節(jié)約了科研經(jīng)費(fèi)。通過高強(qiáng)度攻關(guān)，他們掌握了多項(xiàng)核心技術(shù)，通過與國有大型企業(yè)合力攻關(guān)，極大提升了企業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)能力和裝備制造水平，鍛煉了一批有工匠精神的專業(yè)人員，在推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，提升了我國制造水平和工程技術(shù)能力，帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。特別是掌握的特種材料、關(guān)鍵設(shè)備、極端條件精密制造等關(guān)鍵技術(shù)，逐步形成“同步輻射”效應(yīng)，在航空、航天、電子等前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。

他們深化國際合作，支撐國際大科學(xué)計(jì)劃，提升了我國牽頭國際大科學(xué)工程的能力。2020年9月，該團(tuán)隊(duì)參與的中法聯(lián)合體中標(biāo)iter主機(jī)安裝一號(hào)合同，這是中國企業(yè)有史以來在歐洲中標(biāo)的最大核能工程項(xiàng)目。參與iter十年，中國的聚變研究也已經(jīng)從技術(shù)“跟跑”、“并跑”達(dá)到了部分“領(lǐng)跑”，hl-2m作為消化、吸收iter技術(shù)的重要平臺(tái)，鍛煉了一批具有參與大科學(xué)工程能力的人才，極大提升了我國參與及牽頭國際大科學(xué)工程的能力。

著力鍛造一流團(tuán)隊(duì)，深入推動(dòng)科學(xué)普及

面對(duì)“國之重器”建設(shè)任務(wù)，該團(tuán)隊(duì)不可謂不“小”，但這是一支業(yè)務(wù)精湛、充滿創(chuàng)造力的一流團(tuán)隊(duì)，其35歲以下青年占比75%，碩士研究生及以上學(xué)歷成員占比93%。這支平均年齡33歲的團(tuán)隊(duì)受理和授權(quán)專利共58項(xiàng)，立項(xiàng)和發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，近三年來提交科研論文和成果報(bào)告約380篇，其中在國內(nèi)外知名刊物上發(fā)表論文約205篇，特別是在國際頂尖學(xué)術(shù)刊物《physical review letters》（物理評(píng)論快報(bào)）、《scientific reports》（科學(xué)報(bào)告）等上發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。成員先后獲國家杰出青年科學(xué)基金、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目資助，榮獲“四川省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”、中國核聚變青年博士最高榮譽(yù)“蔡詩東等離子體物理獎(jiǎng)”、表彰在核物理研究領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn)的“胡濟(jì)民教育科學(xué)獎(jiǎng)”、亞太等離子體物理“杰出青年科學(xué)家”獎(jiǎng)、中核集團(tuán)科技工作者最高獎(jiǎng)項(xiàng)“錢三強(qiáng)”科技獎(jiǎng)、中國核學(xué)會(huì)“青年獎(jiǎng)”等重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。他們先后被cctv、新華網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào)、四川衛(wèi)視等媒體采訪報(bào)道。

與此同時(shí)，他們承擔(dān)起我國核聚變科普“當(dāng)家花旦”的角色。通過依托hl-2a和hl-2m裝置開展講解，派員參加世博會(huì)、全國科普日、國家十三五成就展及央視紀(jì)錄片攝制、湖南衛(wèi)視“開年演講”等各類科普宣傳活動(dòng)，有力提升了公眾聚變科學(xué)素養(yǎng)。

團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)世界科技前沿，自主設(shè)計(jì)、建成了我國新一代“人造太陽”裝置，取得了一系列引領(lǐng)性原創(chuàng)成果。未來，他們將瞄準(zhǔn)核聚變領(lǐng)域科技前沿，開展聚變堆相關(guān)物理研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)我國聚變能開發(fā)進(jìn)入高參數(shù)、高品質(zhì)堆芯級(jí)等離子體的新階段，并培養(yǎng)一批具有國際視野的領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，為早日實(shí)現(xiàn)中國的“聚變能源夢”貢獻(xiàn)新的更大的力量。