就在今年初,一場有關(guān)核聚變產(chǎn)業(yè)的大會在合肥舉辦。
在這場大會中,我們注意到這么一則消息:
合肥發(fā)布“2025年度合肥聚變十大創(chuàng)新成果”,此外,還有多個重大核聚變采購項目簽約和聚變聯(lián)合實驗室項目簽約。
本來以為只是一場普通的成果展,但仔細(xì)一看,你會發(fā)現(xiàn)這“十大創(chuàng)新成果”并不簡單。
比如,合肥“人造太陽”EAST創(chuàng)造“億度千秒”世界紀(jì)錄,這一突破直接驗證了聚變堆高約束模穩(wěn)態(tài)運行的可行性;
再比如,自主研制的離子回旋加熱系統(tǒng)(ICRF)通過驗收,其中核心部件實現(xiàn)100%國產(chǎn)化;
還有高、低溫混合超導(dǎo)磁體中心穩(wěn)態(tài)磁場強度達(dá)到35.1特斯拉,刷新世界紀(jì)錄,該磁體攻克了低溫高場下多項技術(shù)難題,同樣實現(xiàn)材料、工藝、制備的100%自主可控……
有人可能覺得,這并沒有什么了不起的。
但你要知道,往前倒三十年,沒人信中國能干成核聚變這件事,而現(xiàn)在光一個合肥就打了那些國外專家的臉,還讓技術(shù)跑到了世界最前面。
合肥,是如何做到的?
01.
50年磨一劍
合肥與核聚變的故事,最早要從50多年前講起。
1973年,中國科學(xué)院決定在合肥建立“受控?zé)岷朔磻?yīng)研究實驗站”,并從全國調(diào)集了110名專業(yè)人員到合肥科學(xué)島專門攻關(guān)核聚變。
這個實驗室,也就是大名鼎鼎的“等離子體物理研究所”的前身。
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剛剛開始研究,團隊就碰上了不少麻煩。
根據(jù)當(dāng)時的科學(xué)家回憶,當(dāng)時島上條件艱苦,茅草一人多高,一下雨螃蟹、蛤蟆遍地爬,只有零星幾個建筑。
牽頭項目的院士萬元熙,從宿舍騎自行車到實驗室要1個多小時。
環(huán)境的因素是小事,可以慢慢“拓荒”,但技術(shù)上的難題就不是那么容易解決了。
舉一個例子,當(dāng)時,國內(nèi)每年超導(dǎo)線圈的產(chǎn)量僅為三五十公斤,而項目需求是20多噸。
為此,團隊歷經(jīng)波折,最終在俄羅斯找到了可用的廢棄超導(dǎo)線材,并通過自身努力,攻克了“上千米長的超導(dǎo)線百分百不斷線”的技術(shù)難題。
像這樣的“技術(shù)性難題”在實驗中并不少見。
但合肥科學(xué)島上的科學(xué)家們就是有那么“一股勁”,硬生生靠著“土槍土炮”打贏了一場又一場的硬仗。
研究所在后續(xù)過程中通過不斷研究接連建成HT-6B、HT-6M和HT-7幾代裝置。其中,1994年研制成功的圓截面超導(dǎo)托卡馬克裝置HT-7“合肥超環(huán)”,使得我國成為繼俄、法、日之后第四個擁有超導(dǎo)托卡馬克裝置的國家。
到了90年代,為了尋求技術(shù)突破,團隊決定更進一步:
提出建設(shè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置(EAST) 的構(gòu)想,這在當(dāng)時被不少人視為“天方夜譚”。
這個EAST還有一個通俗易懂的名字,叫作“人造太陽”,光聽名字就知道難度高得可怕。
但團隊堅持了下來,國家與合肥也給予了充分支持,1998年EAST正式立項,并被冠以“東方超環(huán)”的名字,獲得了1.65億元研發(fā)經(jīng)費。
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在數(shù)十年的技術(shù)積累和困難突破下,2006年由我國獨立設(shè)計、自主研制的EAST裝置一次性調(diào)試成功,成為世界上首個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置,自主研制率高達(dá)90%以上。
就靠這一張“王牌”,我國可控核聚變研究實現(xiàn)了從“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。
不僅如此,EAST建成后,還在持續(xù)挑戰(zhàn)極限。
在2025年1月,EAST成功實現(xiàn)了1億攝氏度等離子體穩(wěn)態(tài)運行1066秒,創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄,標(biāo)志著人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需的條件。
除了EAST,在合肥科學(xué)島上,還有著同樣是等離子體物理研究所承擔(dān)的緊湊型聚變能實驗裝置BEST,聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施CRAFT——這三個實驗裝置湊在一起,被外界稱為合肥可控核聚變的“鐵三角”。
實驗走得快,科研跑得前,但是如果沒有商業(yè)化的可能,那還是一地雞毛。
同樣,合肥在可控核聚變商業(yè)化方面同樣是十分靠前。
2023年,《以創(chuàng)新模式加速推進聚變能商業(yè)應(yīng)用戰(zhàn)略行動計劃(2022—2035年)》出臺,確立核聚變開發(fā)應(yīng)用實驗堆、工程堆和商業(yè)堆三步走的“逐日方案”,合肥,正是方案的戰(zhàn)略中心和研究中心。
02.
“兩張王牌”
合肥搞核聚變,其實有“一明一暗”兩張王牌。
“明牌”不難理解,就是上面提到的位于合肥的中國科學(xué)院等離子體物理研究所。
1991年,蘇聯(lián)解體同時也震碎了蘇聯(lián)的科研體系,莫斯科郊外著名的庫爾恰托夫研究所陷入經(jīng)費枯竭的困境,其原本引以為傲的、世界上第一個超導(dǎo)托卡馬克裝置T-7,被迫斷電封存。
這一消息傳到了時任等離子體所所長霍裕平院士那里,他敏銳地意識到:
這不就是中國核聚變技術(shù)“彎道超車”的絕佳機會嗎?
如果能引進T-7,合肥的研究將跨過漫長的研發(fā)摸索期,直接拿到超導(dǎo)技術(shù)的“入場券”。
然而,囊中羞澀是最大的“攔路虎”,當(dāng)時的中國根本掏不出數(shù)百萬美元的購買資金。
在那個特殊的歷史窗口期,一場堪稱人類科技史上最“接地氣”的貿(mào)易誕生了,經(jīng)過艱苦談判,中俄雙方達(dá)成協(xié)議:
以物易物。
等離子體所舉全所之力籌措資金,最終用價值400萬元人民幣的生活物資,換回了這臺造價高達(dá)1500萬美元的尖端大科學(xué)裝置。
根據(jù)記載,這批物資包括:羽絨服、牛仔褲、瓷器、車胎、收錄機,甚至還有豬肉罐頭和幾臺當(dāng)時稀罕的電腦。
靠著這個研究所,靠著這么一群人,合肥才一躍升級為可控核聚變的“核心地帶”。
“明牌”是等離子體物理研究所,而合肥核聚變的“暗牌”更加強大,那就是位于合肥的中國科技大學(xué)。
當(dāng)年,中科大因為國家三線建設(shè)從北京內(nèi)遷,被多個省份婉拒后,只有安徽表示出接受強烈意愿。
在中科大遷至合肥后,時任領(lǐng)導(dǎo)更是提出“每人每天省下一口糧,也要讓中科大師生吃飽”,以傾省之力支持,這份“留住國家科學(xué)火種”的誠意感動校方,由此形成深厚的地校情誼。
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合肥有多支持中科大?
舉個例子,中科大有張“王牌”——量子力學(xué)。20多年前,量子研究還被看作是偽科學(xué),但合肥一直給予全力支持,在量子科研立項的時候,安徽的政府人員直接出面,從國家批下來15個億,引導(dǎo)項目成立。
投桃報李,受合肥政府鼎力支持的中科大,在核聚變領(lǐng)域為合肥帶來的驚喜可不少。
就說當(dāng)年合肥研究EAST項目的時候,得益于合肥早年留住了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),而中科大與科學(xué)島上的等離子體物理研究所有著極其緊密的合作關(guān)系,中科大為研究所輸送了大量最優(yōu)秀的物理、工程人才,而研究所則為中科大的師生提供了世界一流的科研平臺和實踐基地。
不僅如此,為了更系統(tǒng)地支持核聚變事業(yè),中科大還成立了核科學(xué)技術(shù)學(xué)院,直接為EAST等項目培養(yǎng)專業(yè)人才,這種“產(chǎn)學(xué)研”的深度融合,是其他城市難以復(fù)制的優(yōu)勢。
可以說,等離子體物理研究所是合肥核聚變“看得見的底座”,而中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),則是那股“看不見的暗流”。
一明一暗,一硬一軟,既決定了合肥能“造得出”,又決定了合肥能“走得遠(yuǎn)”。
03.
“風(fēng)投之城”的另一面
合肥,近幾年真是風(fēng)光無限。
有幾個故事被拿出來反反復(fù)復(fù)地說,押寶京東方、進軍半導(dǎo)體、發(fā)力新能源……
可控核聚變的久久為功,與這些“風(fēng)投故事”有些許的不一樣,不過從中,我們還是能看到許多異曲同工的地方。
就來談?wù)勎野l(fā)現(xiàn)的兩點吧:
長期主義與頂層思維
很多人只看到了合肥在項目上的“一擲千金”,卻忽略了這座城市在專業(yè)領(lǐng)域里長達(dá)幾十年的“細(xì)水長流”。
就比如核聚變領(lǐng)域,這是一個極難“快速見到市場”的產(chǎn)業(yè),在此前四五十年里,核聚變在中國還遠(yuǎn)看不到什么“商業(yè)前景”,更沒人提什么“產(chǎn)業(yè)回報”。
但合肥的科研人員,就這么一代一代往里猛撲進去,合肥的錢,就這么一年一年往里投,從來沒斷過。
以前我們總說合肥在“賭”,但賭,押的是運氣,而運氣,撐不起合肥半個世紀(jì)的等待。
這種定力,在合肥引進的項目上都能找到。
很多人只知道2008年合肥拿出三分之一地方財政收入押注京東方,卻不知道,合肥分別在2010年、2012年、2015年以多種形式投資引進京東方的產(chǎn)線。
周期拉得越長,壁壘越高,合肥的“長期主義”就越吃香。
再來看看頂層思維。
還是拿可控核聚變一事來說,合肥扛起中國核聚變大旗的背后,其實有一套大科學(xué)裝置“沿途下蛋”的科技成果轉(zhuǎn)化機制,這套機制的核心就在16個字中——“跟蹤發(fā)掘、二次開發(fā)、轉(zhuǎn)化孵化、迭代應(yīng)用”。
怎么理解?
簡單來說,就是在對裝置的科學(xué)研究中,會衍生出一批新技術(shù)、高端設(shè)備等,技術(shù)溢出效應(yīng)明顯。合肥對裝置衍生技術(shù)進行跟蹤,開展這些技術(shù)的成果發(fā)掘以及概念驗證,讓其在研發(fā)過程中分步轉(zhuǎn)化、落地見效,并反哺科研。
畢竟聚變商業(yè)化是長期過程,但衍生技術(shù)可在短期內(nèi)創(chuàng)造價值。
比如EAST裝置,這項用于開展高參數(shù)聚變等離子體物理實驗的研究目前已經(jīng)積累了超導(dǎo)磁體、大赫茲應(yīng)用、低溫等離子體等領(lǐng)域有效專利400余項,已在合肥當(dāng)下的核聚變產(chǎn)業(yè)鏈上結(jié)出了碩果。
目前,部分技術(shù)開展轉(zhuǎn)化應(yīng)用,轉(zhuǎn)化專利80余項、成立企業(yè)21家,已經(jīng)孵化出像中科離子、曦合超導(dǎo)、中科太赫茲這樣的明星企業(yè),成為合肥可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈中極其重要的“中堅力量”。
沿著一條主線,一步一個腳印地把盤子做大,這才是合肥真正的厲害之處。
當(dāng)然,核聚變能的商業(yè)化應(yīng)用正處在從工程驗證向商業(yè)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期,路還很長,在商業(yè)化的“黎明”到來之前,合肥這匹“千里馬”能跑多遠(yuǎn)?
讓我們拭目以待。
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