【人造太阳:为开发核聚变能源探路】
 

眼下,合肥科学岛春光无限、生机盎然。小岛的中间地带,矗立着一座外形酷似宇宙飞船的大楼——中国科学院合肥研究院等离子体所;大楼深处,有一个大科学装置——全超导托卡马克核聚变实验装置(中文名为东方超环,简称EAST),俗称“人造太阳”。

  这座由我国自主设计、自主建造的核聚变实验装置,多次创造出等离子体运行的世界纪录,代表着我国磁约束聚变研究在高温等离子体运行物理和工程方面的研究水平,为全人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。

  “人造太阳”长什么样?何时能造福人类?前不久,记者进行了实地探访。

  一旦人类掌握了核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源

  尽管提前做了一些功课,当真正来到“人造太阳”面前,这个庞然大物依然让人震撼。装置主体高11米、直径8米、重达400吨,周围供电、冷却等辅助设备林立。其核心结构是一个像面包圈的环形磁容器“托卡马克”。

  探访当天,“人造太阳”并未进行实验。大约十几名科研人员手持检测工具,在装置主体上下攀爬,进行设备维护和更新。装置零件数量巨大,材料和工艺完全依靠自主研发。从2006年建成至今,装置每年都会进行保养和零部件更新换代,确保实验的顺利进行。

  俗话说万物生长靠太阳。在太阳内部无时无刻不在发生着核聚变,为大自然带来最普遍的能量来源。所谓“人造太阳”,是指充分利用这个科学原理,在地球上建造一套核聚变装置,像太阳一样发生核聚变反应,从而源源不断地产生能量。严格意义上讲,“人造太阳”的称谓并非专属于东方超环,凡是应用了类似原理的装置,都能这么称呼。

  “人造太阳”重要性体现在哪里?

  这要从核聚变能的优点说起。相比核裂变,核聚变没有放射性。氘和氚反应的生成物是氦气,对环境无害,一旦造成反应的等离子体熄灭,聚变反应会终止。核聚变的原料储量也很丰富,氘可以直接在海水中提取,氚则可以通过中子和锂反应产生。据估算,一升海水中提炼出来的氘经过核聚变反应释放出的能量相当于300升汽油完全燃烧释放的能量。核聚变能凭借资源无限、清洁环保,不产生高放射性核废料等优点,是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。一旦人类掌握了核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源。

  东方超环这座大科学装置对实现核聚变能有什么贡献?

  中科院合肥研究院副院长、等离子体所所长宋云涛介绍,这座大科学装置的科学目标,正是从前期基础研究出发,对受控核聚变相关的前沿物理问题展开探索性实验研究,既着眼物理理论突破,同时验证工程上的可行性,为将来打造真正的商业聚变堆、电站打下基础。

  太阳发生核聚变,主要依靠星球引力约束等离子体。可地球上没有那么大引力,要想让能量不失控,就需要借助磁场来约束。受控热核聚变的实现离不开超高温、超低温、超强磁场、超大电流、超高真空的极限环境,科学家们用磁场做成“托卡马克”这座“磁笼”,牢牢将高温物质控制住,磁场外面用真空隔绝,保护装置材料不被烧毁。

  尽管主流可控核聚变方式不止有磁约束这一种,还有惯性约束、引力约束等,但磁约束在实验室条件下接近成功,也是国际上主流的研究方向。因此,托卡马克核聚变实验装置被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径,是地球寻找聚变能源出路的希望。

  在东方超环这座大科学装置的牵引下,衍生出一系列创新成果

  从5000万摄氏度放电30秒至60秒,再到百秒,再到1亿摄氏度运行20秒……东方超环不断刷新着放电纪录。如果能较长时间维持1亿摄氏度的高温,实现接近1000秒的放电时间,将证明人类距离解决核聚变商业化应用的步伐更进一步。

  每一秒的增长,在科学上都具有极高的难度,背后是科研人员夜以继日的钻研和呕心沥血的付出。

  实现受控热核聚变和稳态约束等离子体,是国际共性科学难题。根据物理学理论“劳森判据”,核聚变点火条件包括核聚变燃料的温度、密度和约束时间这三个要素。据等离子体所博士鄢容介绍,想实现聚变反应,首先要达到1亿摄氏度以上,使聚变燃料完全电离,并在保证等离子体密度的前提下,将高温等离子体维持相对足够长的时间,不泄露不逃逸,才可能释放出足够多的能量。托卡马克的高温物质,就像是一群正在嬉戏打闹的淘气孩子,很难控制。温度、密度、时间这三个要素缺一不可,相互协调到最佳状态,才能实现稳态约束。

  除了科学实验难度高,作为集成系统,这个装置对工程配合要求也极高。据了解,整个大科学装置总共有48个窗口,零件数量相当于5架波音777飞机的零件总和。短短的数十秒运行中,任何一个零件失灵,任何一滴不该出现的水珠,任何一个停滞的环节,都会导致实验风险。科研人员不舍昼夜地实验、调试,就是希望能更精确掌握等离子体的基本特性,研究改进磁笼子的形态和性质,在看似杂乱无章的现象中发掘科学规律,提出长时间等离子体稳定约束的最佳运行方案。

  大科学装置集高精尖技术于一身,其承载的意义早已不止追求科学目标本身。在东方超环这座大科学装置的牵引下,衍生出了一系列重要的创新成果,形成了超导技术、低温技术、等离子体技术、生物技术、材料技术、机器人技术等多个产业技术板块,推动一大批高新技术成果实现转移转化,实现了“一路摘瓜”“沿途下蛋”。

  比如,质子和重离子放疗是目前国际公认最尖端的放射治疗技术,一直被发达国家所垄断。等离子体所利用大科学装置的超导技术,积极研制国内首套具有自主知识产权的医用超导质子癌症治疗系统,将大幅降低患者治疗费用。

  此外,等离子体还能治疗皮肤病,有广谱抗菌、加速凝血、促进细胞增殖、无耐药性及副作用等优点;等离子体所将大科学装置离子束技术引入生物学科,致力于微生物新菌种的创制、发酵调控、产物分离分析及终端产品的研究和产业转化。

  据介绍,我国的核聚变研究与国际基本同步,甚至在聚变某些技术领域确立了领跑地位,在超导、稳态控制、加热等方面巩固了中国特色。有国外期刊称赞“中国创造了聚变历史”“在这里科学价值得到极大体现”。

  以东方超环项目为依托,科研人员参与了目前全球规模最大的国际科研合作项目

  在国际科技合作方面,东方超环作为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放平台之一,积极开展国际联合实验,促进了全面开放共享。

  更重要的是,以这个项目为依托,我国科研人员参与了目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目ITER(国际热核聚变实验堆计划)。该计划的目标是在和平利用聚变能的基础上,探索聚变在科学和工程上的可行性。包含中国在内的多个国家参与了这个国家大科学项目,举多国合力向受控聚变实验堆迈进。

  “东方超环很像ITER的缩小版,运行模式也都是采用了长脉冲高约束。我国科研人员在这个装置上摸爬滚打这么多年,每个材料都摸过,每个环节都练过,真正积累了等离子体运行的实际经验,能在科学原理和工程建设上为ITER提供宝贵参考经验。”宋云涛说。

  当前,我国承担了ITER10%左右的采购包,其中七成由中科院合肥研究院等离子体所承担。科研人员勇于担当,直接争取到ITER最重要的核心设备“超导磁体”的建造任务。这个任务风险很大,但科研人员不畏艰难,高效高质交付了18个采购包制造内容,涵盖了ITER装置几乎所有关键部件, 由上百家科研院所和企业承担。大电流高温超导直流电缆、脉冲高压变电站首台主变压器……自主研发的各项设备运到欧洲,获得了合作伙伴的高度认可。也正因为他们的出色表现,我国直接拿下了整个装置的总装任务。2020年10月,ITER计划启动主体安装工作,我国科研人员恪守承诺,确保安装进度正常。

  参与ITER项目十几年,我国科研团队获得了深度参与国际科研合作项目的机会,积累了建造“人造太阳”的经验,在材料科学、超导技术等领域研发能力得到进步,为中国建造聚变工程实验堆(CFETR)奠定了基础。

  “许多研究物理的年轻人通过在ITER的历练,开阔了眼界,锻炼了本领,回国后成为‘挑大梁’的骨干。”宋云涛说,许多与合肥院合作的国内企业,在生产超导材料、打造零部件方面达到水平一流,积累了国际工程管理、国际合作经验;一些企业甚至走出国门,拿到了国际订单。

  “作为东方超环的科研团队,我们感到责任重大、使命光荣。近期,我们希望通过努力,向超高温度更长时间的放电努力,产出一批原创性、战略性、集成性创新成果;长期而言,我们盼望着能够实现大科学装置能量输出大于输入,争取在2040年前后建成聚变电站,让千家万户早日用上核聚变能源,实现清洁能源梦想。”宋云涛说。(记者 刘诗瑶)

来源:人民日报

(转)李白人生的最后一首诗,写完后乘鲸归去,让人泪湿衣襟

开元十八年,长安。

酒店之内,一人身着白衣,腰佩长剑飘然而入,坐到了靠近窗旁的一张空位子上,那人将佩剑解下放在桌边,随即大声喊道:“小二,来最好的酒!”此时在一个角落里,一位须发尽白的老者正默默的观瞧这个年轻人,看他步履轻盈、清新俊逸,似有神仙之慨,不禁心头暗喜:此人恐非寻常人物,乃是蛟龙出海,鹤鸣九天之才也!那老者正暗自思忖间,忽然见一页诗笺从那人的白袍之中滑出,微风横扫,已然落在了老者的脚畔。那老者随即捡起,心想正好借此诗篇与他相识。此时风和日丽,阳光微醺,但就在老者捡起诗笺的一刹那间,头顶之上似乎是响起了一个炸雷,因为他看到的是这样一首诗:噫吁嚱,危乎高哉!蜀道之难,难于上青天!蚕丛及鱼凫,开国何茫然!尔来四万八千岁,不与秦塞通人烟。西当太白有鸟道,可以横绝峨眉巅。地崩山摧壮士死,然后天梯石栈相钩连。老者一口气将全诗读完,被彻底震惊了:诗竟然还可以这样写?这文辞瑰丽,天马行空,气势雄浑的大作,实在是让人叹为观止。那老者顾不上初次见面的矜持,匆忙向那年轻人奔去,紧紧的握住他的双手说道:“敢问阁下高姓大名啊?你可是仙人降世临凡,不然怎能写出如此锦绣篇章,这太不可思议了。”那年轻人被突如其来的这一幕惊了一下,随即眼望那篇遗落的诗篇,顿时心生明了,对那老者拱手言道:“蜀人李白,敢问······”那老者应道:“我是太子的宾客贺知章”。没错,这位老者就是“二月春风似剪刀”的作者,一代文坛大咖贺知章,随即二人一见如故,推杯换盏,虽初次相识,却大有故友重逢之谊。如果你是金子,总会发光的!

李白由于被贺知章的赏识和推荐,在长安城中名动一时,他的逆袭之路,这就要开始了!人这一辈子啊,有时候好运来了,你真的是挡都挡不住!由于贺知章的大力扶持,在加上玉真公主的举荐,四十二岁的李白被召入京。唐玄宗接见李白的时候,看见他丰神俊朗,竟然忘记了自己是九五之尊的身份,亲自来迎。后来的事情更是超出了常人的想象:以七宝床赐食,御手调羹以饭之。 这句话的意思就是说,玄宗亲自赐给李白镶满了宝石的坐具,而且还亲自给李白盛饭夹菜,差一点就喂到嘴里了,我们不禁要说:玄宗啊,你这也太不矜持了,你让贵妃看到这一幕会怎么想?

进入京城后,李白自认为平生的理想即将有用武之地了,是如此的快意,但是过了不久,唐玄宗递给李白一支笔,一支粉饰太平,供皇家娱乐的文学之笔。原来,一切都是一场误会!这对于平常人来讲,从一介布衣到皇室的诗文供奉,已经是人生的最高点了。但是李白是什么样的人,是不肯将自己的理想打半点折扣的人。他的目标只有两个:帝王之师或者宰相。而写诗文,那和从前又有何区别?于是李白又开始嗜酒狂饮了。玄宗欲造乐府新词,就召见李白,而此时的李白卧于酒肆之中,酩酊大醉,来到宫殿之上,以水洒面,顷刻之间写了十余章,玄宗颇嘉之。有诏供奉翰林,白犹与饮徒醉于市。——《新唐书》
我们都说伴君如伴虎,李白这种消极怠工的工作态度,简直把玄宗当hello kitty啊!一日,玄宗诗意大发,随即诏李白入宫,为贵妃填词助兴,李白此时仍然宿醉未消,但丝毫不影响他的创作,于是著名的《清平调》三首就出于此:其一:云想衣裳花想容,春风拂槛露华浓。
若非群玉山头见,会向瑶台月下逢。其二:一枝红艳露凝香,云雨巫山枉断肠。借问汉宫谁得似,可怜飞燕倚新妆。其三:名花倾国两相欢,长得君王带笑看。解释春风无限恨,沉香亭北倚阑干。这三首诗,句句浓艳,字字瑰丽,醉酒的李白尚能出此佳作,玄宗与贵妃兴致倍增,大是嘉许。可是有何人注意到,在宫廷宴乐的角落里,一只落寞的眼神缓缓低垂,虽然帝王近在眼前,但是理想却相距千里,这样的日子,和以前毫无分别!

名篇不到两年,李白就申请了辞职信,玄宗随后赐金放还。随后李白又写出了一首千古诗篇《宣州谢朓楼饯别校书叔云》:
弃我去者,昨日之日不可留;乱我心者,今日之日多烦忧。长风万里送秋雁,对此可以酣高楼。蓬莱文章建安骨,中间小谢又清发。俱怀逸兴壮思飞,欲上青天览明月。抽刀断水水更流,举杯消愁愁更愁。人生在世不称意,明朝散发弄扁舟。是啊,对于李白来说,他的梦想虽然破灭了,但是他的人生并没有结束。你们不待见哥,哥还不伺候你们了呢!那就让我纵情山水之间吧,这么逍遥快意的生活,我李白也是心驰神往的!《山中与幽人对酌》,两人对酌山花开,一杯一杯复一杯。我醉欲眠卿且去,明朝有意抱琴来。这首诗是李白与一友人喝酒所作,最后两句化用了陶潜抱琴的典故。李白劝说友人道:“我今天喝得有点高,你自己走吧,明天若还想和我喝酒,那就抱着一把琴来。”李白的这种率性和洒脱,足够令人神往。天宝十载,李白在漫游的旅途中与好友岑勋和元丹丘相会,在豪饮之间将自己这多年来被贬的心情宣泄的淋漓尽致,此时的李白,人生进入到了巅峰状态,一首《将进酒》也就呼之欲出了,其中最著名的“天生我材必有用,千金散尽还复来”的千古名句,被多少人奉为座右铭,其余势不绝,堪与日月争辉!

公元762年11月此夜,月华如水,清辉满地。也许是冥冥的指引,李白携着酒来到了采石江畔,他泛舟江上,伫立在船头,看向江面的倒影中,一人白须浸染,面带哀伤。曾经那个意气风发的白衣少年在哪呢?曾经出川时候立下的豪言壮语如今在耳畔缓缓响起。对不起,我的故乡,我再也回不去了,昔日的远大抱负,我终将没有做到。曾经满怀激情的追逐了一生,最后仍旧是两手空空。浮生如梦,人生几何?李白此时高举起手中的酒杯,面对孤悬在天边的明月,于是高吟出他人生最后的绝唱。

《临路歌》
大鹏飞兮振八裔,中天摧兮力不济。馀风激兮万世,游扶桑兮挂石袂。后人得之传此,仲尼亡兮谁为出涕。

大鹏啊你振动八方,中天摧折啊没有了力气。激荡的馀风啊永传万世,我满怀的壮志啊却无法伸张。后人看到此诗会代代相传,可是孔子已故,谁又能为我这只大鹏鸟的夭折而流泪呢?

李白一曲吟罢,喝下了人生的最后一口酒,他俯瞰浩渺的江面,一时间开始头晕目眩。刹那间,忽见水面翻飞,一头长鲸破水而出,此时流光溢彩,霞气蒸腾,只在一瞬间,那只长鲸已然飞入九天之上,背上站立一位白衣飘飘的少年,手持玉笛,临风而立,一如四十年前与樵夫在山中相识那样顾盼生辉。传奇浪漫一生的李白,理应当以这样的方式谢幕。无关真假,只在真情。

李白,一生追求建功立业,但是却不知道,一切的王侯将相最终都化作了粪土。唯独不朽的诗篇,已经深深的融入了中华儿女们的基因当中,历经千载,依旧堪与天地同辉。李白,总是渴望羽化登仙,修道长生,但是却不知,一个被千秋万代所铭记的人,从不曾真正的死去。所有的理想,所有的抱负,最后都以一种更伟大、更永恒的方式兑现了!人生,至此何憾!大唐,不能没有李白。中国诗词,不能没有李白。李白千古。李白诗文亦千古。

今天想换的头像,第一个手伸出去,即可碰触月亮,梦想那么触手可及;第二幅是迎风飞扬的头发,和卡通的小姑娘,手持气球,气球代表梦想也代表希望,让我抬头看天空,生活虽居狭小一隅,但是依然满怀轻松,手持着可以时时仰望着的梦想希望,为这样的自己点赞和高兴。换掉的图片我找不到了。是一身黑的半身姑娘侧脸,低头充满沉思,哀伤不在眉头,却一直压心头,手持一直硕大鲜艳的玫瑰,似乎在垂死挣扎着不肯放弃生活都一丝希望。愿以后的自己,即使遇到家庭家人的突变,生活无论有多少无法承受之重,都能有手持希望的迎风轻松的奔跑,像一个可爱小女孩的样子 https://t.cn/ELT0hke


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