地球萬物生長所依賴的光和熱，源于太陽核聚變反應(yīng)后釋放的能量。而支撐這種聚變反應(yīng)的燃料氘，在地球上的儲(chǔ)量極其豐富，足夠人類利用上百億年。“能否模仿這一原理，建造一個(gè)源源不斷提供清潔能源的‘人造太陽’，讓人類能夠徹底實(shí)現(xiàn)能源自由呢?”中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所副所長、國家大科學(xué)裝置EAST裝置物理實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人胡建生和他的同事們一直在追逐夢(mèng)想、奮力攻關(guān)，克服一個(gè)個(gè)科學(xué)難題。
胡建生介紹，EAST全稱是“全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置”，擁有類似太陽的核聚變反應(yīng)機(jī)制，被稱為“人造太陽”。在中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體所，記者看到了這個(gè)4層樓高、直徑8米、重400噸的龐然大物。“這是一種利用強(qiáng)磁場約束高溫等離子體實(shí)現(xiàn)可控核聚變的實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置通過注入從海水中提取的氫同位素氘，在密閉的空間內(nèi)加熱到上億攝氏度，從而發(fā)生核聚變反應(yīng)。”胡建生說。
2002年，在意大利進(jìn)行訪問交流的胡建生回到祖國，投身HT-7裝置性能提升(該裝置是從蘇聯(lián)引進(jìn)的我國首個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置)和EAST裝置的建設(shè)中。“那時(shí)，HT-7裝置在聚變實(shí)驗(yàn)中放電時(shí)間只有20秒，而能否延長放電時(shí)間，很大程度取決于裝置內(nèi)部的限制器質(zhì)量。”胡建生坦言，當(dāng)時(shí)國內(nèi)對(duì)于這種限制器的研發(fā)處于初級(jí)階段，而國外研發(fā)的類似產(chǎn)品技術(shù)還未完全公開。胡建生團(tuán)隊(duì)迎難而上，花費(fèi)數(shù)年時(shí)間終于成功研發(fā)了“中國造”的高性能主動(dòng)水冷銅熱沉石墨限制器。為了獲取HT-7裝置內(nèi)部核心數(shù)據(jù)，他和同事往往需要通過外部狹窄的通道進(jìn)入裝置里，在高度不超過0.6米的空間內(nèi)測量和安裝，每天工作超過12個(gè)小時(shí)。
如何巧妙地把這種限制器焊接在HT-7裝置里面?銅熱沉需要耐受10公斤以上的水壓，為了保證沒有任何泄漏，焊接需要真空纖焊，加工精準(zhǔn)度需要嚴(yán)格控制在0.1毫米，技術(shù)要求極其嚴(yán)苛。當(dāng)時(shí)條件有限，胡建生多次前往上海尋找廠家支持，終于解決了這一難題。HT-7的放電時(shí)間提高到了100多秒。
近年來，胡建生發(fā)展了適用于超導(dǎo)托卡馬克的射頻等離子體清除，鋰涂覆壁處理，以及超聲分子束和氘冰彈丸加料等先進(jìn)技術(shù)，階段性地解決了雜質(zhì)、氫氘比、再循環(huán)控制等關(guān)鍵問題，為EAST獲得創(chuàng)紀(jì)錄的101秒1.2億攝氏度高溫等離子體運(yùn)行、1056秒長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行作出了重要貢獻(xiàn)。他首次在托卡馬克裝置開展了流動(dòng)液態(tài)鋰第一壁在高性能等離子體中的實(shí)驗(yàn)，探明了液態(tài)鋰與等離子體的相互作用機(jī)制。這些研究成果提升了我國在核聚變研究領(lǐng)域的國際地位，也為磁約束核聚變目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了先進(jìn)方法和技術(shù)儲(chǔ)備。
每一項(xiàng)成果，都離不開辛勤汗水的澆灌。一項(xiàng)科研攻關(guān)，常常需要連續(xù)數(shù)月的實(shí)驗(yàn)，胡建生常常放棄休假，堅(jiān)守在實(shí)驗(yàn)場地，熬夜加班更是家常便飯。有時(shí)裝置內(nèi)的溫度有40多攝氏度，他和同事往往一待就數(shù)小時(shí)。
持續(xù)努力換來了重大的科研突破。2021年12月30日，EAST成功實(shí)現(xiàn)1056秒長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。這一數(shù)據(jù)創(chuàng)造了世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運(yùn)行的最長時(shí)間紀(jì)錄。
多年來，胡建生發(fā)表180多篇SCI論文，入選多項(xiàng)國家級(jí)人才專項(xiàng)，并獲安徽省創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)。2020年7月，胡建生正式遞交了入黨申請(qǐng)書，申請(qǐng)加入中國共產(chǎn)黨。如今，即將轉(zhuǎn)正的他表示，要積極發(fā)揮黨員先鋒模范作用，在科研項(xiàng)目上爭取更多的突破。
(見習(xí)記者 羅曉宇 本報(bào)記者 汪永安)
