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激光聚變“潛伏”在重山中
材料來源:科技日報          

四川綿陽,一片名為科學城的寂靜山嶺上,中國工程物理研究院坐落其中。

穿越研究院內(nèi)連綿山坡,激光聚變研究中心在山林中閃現(xiàn)。這里擁有我國在該領域一流的科研團隊、一流的科學設備,目標是探索人類獲取能源終極夢想——“激光慣性約束聚變”。

微塵是激光的克星,它們會損害光學元器件。盡管記者進入實驗室之前已穿戴了發(fā)套、工作服,甚至用粘塵墊粘掉鞋底的灰塵、穿過呼嘯的風淋設備,但仍吃到了“閉門羹”。

 “在這里等一等,里面正在‘打靶’。”中心三部書記鄭奎興,揮揮手示意。純白色的房間內(nèi),紅色警報器閃爍著刺眼光芒,也許是察覺記者略顯緊張,他補充道:“這是正常實驗,目前一天要3、4次,‘打靶’時人員不能進入。”

 “打靶”是激光實驗的俗稱,通過高功率激光瞬間聚集,穿過以微米計算的注入孔,射向目標物質(zhì),以收集工作數(shù)據(jù)、監(jiān)測物質(zhì)變化。其精密度要求,如同從綿陽打高爾夫球到重慶“一桿進洞”。

5分鐘后實驗結(jié)束,記者走進空氣潔凈度為一萬級的實驗室,傳說中的“神光Ⅲ原型裝置”,如同一組列車展現(xiàn)在記者眼前。

作為我國自主研發(fā)、全球第二臺已用于實驗運行的新一代高功率激光驅(qū)動器,它的“車頭”是“種子”光源;“車身”是放大系統(tǒng);“車尾”是如同載人太空艙般的“靶球”,能量在此聚集并射向球中心的物質(zhì)。據(jù)介紹,它能在10-9秒內(nèi)實現(xiàn)1萬焦耳的激光能量輸出。

作為我國激光慣性約束聚變領域宏偉的大科學工程,我國科研人員從上世紀九十年代開始啟動“神光Ⅲ”研究,“神光Ⅲ原型裝置”2003年出光、2006年投入運行,使我國成為繼美國之后第二個具備獨立研制、建設新一代高功率激光驅(qū)動器能力的國家。

“它是為在建的‘神光Ⅲ’做技術(shù)積累,當然其自身也用于很多實驗。”聽著介紹,連記者也不免要醉心于這一設備所代表的無限未來:物理學家們憧憬了半個多世紀的終極能源,將通過它找到實現(xiàn)路徑——使用強大的脈沖激光束照射微型靶丸,在瞬間產(chǎn)生極高溫度和極大的壓力,并維持一定約束時間,實現(xiàn)聚變反應,釋放出如同“人造太陽”般的大量聚變能。

就在這臺“原型裝置”實驗室不遠處,一個有6層樓高,占地面積超過2萬平方米的大型裝置正在施工,這就是2007年開工的“神光Ⅲ”主機工程,它擁有國內(nèi)無與倫比的技術(shù)與規(guī)模,是我國邁向世界最先進激光聚變研究的“神器”。

在宛如巨型飛機制造工廠般的“神光Ⅲ”工程現(xiàn)場,數(shù)十名科研人員正在上下忙碌,安裝調(diào)試控制系統(tǒng)和主要部件。記者在這里發(fā)現(xiàn),設備旁緊張工作的科研人員大多為70、80后的年輕人,一打聽才知道,激光聚變研究中心研究團隊平均年齡僅30歲。在現(xiàn)場為記者介紹情況的張鑫,今年28歲,2008年碩士畢業(yè)后加入研究團隊,她告訴記者,作為一名年輕科研人員,能有機會親身參加這樣偉大工程的建設“很自豪、很榮幸”,每一份努力都使我們更接近成功。

作為規(guī)模大、程序復雜、技術(shù)精度要求高的前沿領域,“神光Ⅲ”研制中為國人“爭氣”的故事很多:如設備必須的直徑1米方形件光學元件,美國在研期間曾委托歐洲公司生產(chǎn),制造完成后不僅禁止再銷售,甚至要求對方連生產(chǎn)線也必須拆除、銷毀,而通過國內(nèi)大協(xié)作、自主攻關(guān),很快就突破了技術(shù)瓶頸。“都是自主創(chuàng)新,也只有自主創(chuàng)新。”鄭奎興說,國家的巨大支持、穩(wěn)定的核心團隊、多領域的協(xié)同攻關(guān)是重大科技攻關(guān)的關(guān)鍵。而新老科學家們孜孜奉獻的精神,也在這里得到傳承,在高潔凈度工作環(huán)境中不能喝水,每逢午餐時間一群教授、碩博聚在大門口吃盒飯,成為一道亮麗景觀。

多年來,通過科研人員們在塔尖上“跳舞”,一些看似神奇的創(chuàng)新,在這里則是“信手拈來”:為清洗設備中的價格不菲的珍貴光學器件,中心發(fā)明了通過高頻率、低能量激光將灰塵炸落而不損害原件的設備。一次偶然的機會,國家文物部門找到研究所,嘗試將其用于清洗文物,幾番改進,效果良好,就這樣國內(nèi)首臺激光文物清洗裝置在此誕生。

“未來我們還將建設更高功率的激光裝置,為人類提供清潔的聚變能。”肩負神圣使命、低調(diào)研究探索,這里已代表我國在世界科技最尖端領域“潛伏”多年。


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