精益求精筑能源夢(mèng)想 技術(shù)領(lǐng)航譜聚變?nèi)A章

核工業(yè)西南物理研究院團(tuán)委

2020年，中國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著中國(guó)自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行技術(shù)，為我國(guó)核聚變堆的自主設(shè)計(jì)與建造打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一成果入選《人民日?qǐng)?bào)》2020年中國(guó)硬核黑科技盤(pán)點(diǎn)、兩院院士評(píng)選的“2020年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”及“央企十大國(guó)之重器”。2M建造過(guò)程中，一支高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、敢創(chuàng)新、肯奉獻(xiàn)的青年隊(duì)伍脫穎而出，他們專門(mén)干新的工作、干難的工作、干不會(huì)干的工作，逐漸成長(zhǎng)為中國(guó)“人造太陽(yáng)”事業(yè)的中堅(jiān)力量。

建設(shè)運(yùn)行中國(guó)環(huán)流器系列裝置，是我國(guó)核能發(fā)展熱堆-快堆-聚變堆“三步走”戰(zhàn)略中開(kāi)發(fā)核聚變能的重要舉措?！叭嗽焯?yáng)”青年團(tuán)隊(duì)十年磨一劍，始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新，最終打造出了具備開(kāi)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(guó)自主設(shè)計(jì)建造。

HL-2M裝置是我國(guó)目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)托卡馬克裝置，其等離子體體積達(dá)到國(guó)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。裝置作為我國(guó)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(guó)核聚變能開(kāi)發(fā)事業(yè)跨越式發(fā)展的重要依托裝置，也是我國(guó)消化吸收世界最大國(guó)際合作計(jì)劃之一ITER（國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）技術(shù)不可或缺的重要平臺(tái)。

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(kāi)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)國(guó)內(nèi)相關(guān)工程技術(shù)水平極限，關(guān)鍵技術(shù)攻堅(jiān)與“卡脖子”難題破解成為了團(tuán)隊(duì)必須解決的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在裝置特殊材料研制及關(guān)鍵部件研發(fā)等方面取得了多項(xiàng)突破。

敢于迎接挑戰(zhàn)，完成特殊材料研制，實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有飛躍。線圈系統(tǒng)是HL-2M托卡馬克裝置核心部件之一，其原材料制備遇到了巨大的挑戰(zhàn)——國(guó)內(nèi)廠家從未生產(chǎn)過(guò)大尺寸異形高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金板材和大截面外方內(nèi)圓銅管，這就意味著研制團(tuán)隊(duì)必須完成從無(wú)到有、從零到一的突破。團(tuán)隊(duì)頂著設(shè)計(jì)與制造的雙重壓力，調(diào)研一步步深入、方案一層層優(yōu)化、試制一次次重來(lái)，最終圓滿完成特殊材料的研制任務(wù)，并將HL-2M裝置環(huán)向場(chǎng)線圈原方案5段結(jié)構(gòu)優(yōu)化成3段結(jié)構(gòu)，為后續(xù)環(huán)向場(chǎng)線圈的加工制造降低了難度，同時(shí)提高了環(huán)向場(chǎng)線圈的整體結(jié)構(gòu)性能，與國(guó)外同類裝置相比取得了突破性成果。

打破技術(shù)封鎖，自主研制高強(qiáng)度膨脹螺栓，大幅降低生產(chǎn)成本。剛解決線圈原材料制備問(wèn)題，又被指形接頭連接采用的高強(qiáng)度膨脹螺栓卡住了脖子，螺栓原本打算從美國(guó)進(jìn)口，然而美國(guó)相關(guān)部門(mén)以涉及國(guó)家核心技術(shù)為由，禁止出售該類產(chǎn)品。團(tuán)隊(duì)青年們查閱大量文獻(xiàn)資料，逐一確定高強(qiáng)度膨脹螺栓采用的材料及其參數(shù)性能，最終指導(dǎo)國(guó)內(nèi)廠家試制成功，打破了國(guó)外技術(shù)封鎖。自主研制的高強(qiáng)度螺栓組件，單根費(fèi)用從進(jìn)口價(jià)格1萬(wàn)美元降到了1萬(wàn)多人民幣，膨脹螺栓費(fèi)用從2000多萬(wàn)元降低到300多萬(wàn)元，降低生產(chǎn)成本近85%。

堅(jiān)持原始創(chuàng)新，建成國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型立式脈沖發(fā)電機(jī)組，“太陽(yáng)”有了新型“充電寶”。團(tuán)隊(duì)電機(jī)組將安全質(zhì)量管理融入機(jī)組系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)、優(yōu)化方案設(shè)計(jì)、工程方案設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、性能測(cè)試、運(yùn)行管理全過(guò)程，與哈電一起攻克了六相大電流發(fā)電機(jī)、大慣量高速轉(zhuǎn)子等技術(shù)難題，建成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型脈沖發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電量可負(fù)擔(dān)一座百萬(wàn)級(jí)人口城市的基本用電量，為中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力，并形成了一批具有實(shí)用價(jià)值的原創(chuàng)性技術(shù)成果，部分指標(biāo)已“領(lǐng)跑”國(guó)際。

堅(jiān)持技術(shù)協(xié)同，助推產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提高行業(yè)制造水平。團(tuán)隊(duì)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)，已形成“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。通過(guò)與國(guó)內(nèi)企業(yè)廣泛協(xié)同創(chuàng)新，尤其是與東電、哈電等制造企業(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。

深化國(guó)際合作，支撐國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，提升我國(guó)牽頭大科學(xué)工程的能力。2020年7月28日，國(guó)家主席習(xí)近平致信祝賀ITER計(jì)劃重大工程安裝啟動(dòng)。同年9月，核西物院參與的中法聯(lián)合體中標(biāo)ITER主機(jī)安裝一號(hào)合同，這是中國(guó)企業(yè)有史以來(lái)在歐洲中標(biāo)的最大核能工程項(xiàng)目。而參與這項(xiàng)工作的主力，也正是來(lái)自這支年輕的團(tuán)隊(duì)，通過(guò)HL-2M的鍛煉，他們承擔(dān)大科學(xué)工程研究任務(wù)的能力極大提升，從而也極大提升了我國(guó)參與及牽頭國(guó)際大科學(xué)工程的能力。

團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有成員76人，堪稱是一支業(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64%，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)申報(bào)、獲批、授權(quán)專利共58項(xiàng)，申請(qǐng)、立項(xiàng)、發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，以團(tuán)隊(duì)為核心的聚變所獲評(píng)國(guó)務(wù)院國(guó)資委和人力資源社會(huì)保障部聯(lián)合頒發(fā)的“中央企業(yè)先進(jìn)集體”。團(tuán)隊(duì)技術(shù)多次獲得國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、中核集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。團(tuán)隊(duì)成員先后榮獲中國(guó)青年博士最高榮譽(yù)“蔡詩(shī)東等離子體物理獎(jiǎng)”、表彰在核物理研究領(lǐng)域作出重要貢獻(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)、國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃青年項(xiàng)目、中核集團(tuán)科技工作者最高獎(jiǎng)項(xiàng)“錢(qián)三強(qiáng)”科技獎(jiǎng)、“中核集團(tuán)十大杰出青年”等重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

“人造太陽(yáng)”青年團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)世界科技前沿，抓住大趨勢(shì)，以“強(qiáng)核報(bào)國(guó)，創(chuàng)新奉獻(xiàn)”的精神和“功成不必在我、功成必定有我”的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，甘坐冷板凳，勇做挖井人，參與自主建成了中國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”裝置，推動(dòng)我國(guó)核聚變前瞻性基礎(chǔ)研究進(jìn)步，取得了一系列引領(lǐng)性原創(chuàng)成果，為我國(guó)早日率先實(shí)現(xiàn)核聚變能和平開(kāi)發(fā)利用貢獻(xiàn)了重要力量。