胡建生:為“人造太陽”積蓄青春能量
在合肥“科學島”的最深處,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體(ti) 物理研究所的實驗室和控製室內(nei) ,年輕人三兩(liang) 成組,對著電腦圖像和屏幕數據熱烈地討論。70後胡建生穿梭在青年科研人員之間,時而布置任務,時而答疑解惑,一切都在爭(zheng) 分奪秒地進行著。
這個(ge) 創新團隊曆時10年自主設計了世界上首個(ge) 全超導非圓截麵托卡馬克實驗裝置——東(dong) 方超環(以下簡稱“EAST”),致力於(yu) 模擬太陽通過核聚變產(chan) 生能量的原理,建造可控並持續反應的“人造太陽”。
EAST是個(ge) 直徑8米、高11米的“大家夥(huo) ”,看上去像“巨大的鍋爐”。其內(nei) 部要同時承載1億(yi) 攝氏度的超高溫和零下269攝氏度的超低溫。2021年5月28日,EAST裝置物理實驗實現了可重複的1.2億(yi) 攝氏度101秒等離子體(ti) 運行和1.6億(yi) 攝氏度20秒等離子體(ti) 運行,創造了托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄。
不斷刷新紀錄的背後,胡建生和團隊成員功不可沒。他現任中科院等離子體(ti) 物理研究所副所長、國家大科學裝置EAST裝置物理實驗負責人,在“人造太陽”的研發過程中,他在國內(nei) 外期刊發表SCI論文180多篇,並培養(yang) 一批批優(you) 秀青年科研人才。
本科畢業(ye) 後,胡建生來到中科院合肥物質科學研究院工作,從(cong) 事核聚變領域的研究。2008年,胡建生在該所獲得等離子體(ti) 物理專(zhuan) 業(ye) 博士學位。
清潔、安全、燃料豐(feng) 富的可控聚變能開發應用是國家戰略能源需求,可以為(wei) 解決(jue) 碳達峰提供方案,EAST裝置實驗被公認為(wei) 是地球尋找聚變能源出路的希望。
2000年,胡建生曾被選派至意大利高能物理研究院長期訪問,從(cong) 事歐洲重力波觀測係統建設與(yu) 調試工作。2002年9月,出訪期未滿的他放棄國外更先進的研究條件和對方提供的工作機會(hui) ,提前1個(ge) 月申請回國,回到中科院等離子體(ti) 物理研究所,希望盡早地為(wei) 中國的托卡馬克裝置貢獻力量。
當時,所裏用的是從(cong) 俄羅斯引進改造的HT-7超導托卡馬克裝置,外窗口直徑不足0.6米,胡建生經常從(cong) 窗口鑽進去做研究,一幹就是一整天。他發現,裝置內(nei) 的核心部件——限製器的性能有限,高溫等離子體(ti) 運行的時候,可能會(hui) 損壞裝置。他從(cong) 設計、安裝、運行、維護等環節著手,帶領團隊在國內(nei) 率先研發了一款高性能限製器。
然而,在當時的研究條件下,限製器的加工焊接是難題。胡建生和同事先後8次前往上海,尋找合適的設備廠家合作研發。在前6次研發都失敗的情況下,團隊沒有氣餒,也沒有放棄,最終試驗成功,實現零部件批量生產(chan) ,不斷提高加工精度。
高性能限製器的成功研發大幅提高裝置放電性能,將放電時間從(cong) 原來的20秒延長到100多秒,直到400多秒,並為(wei) 後續EAST內(nei) 部部件研發打下堅實基礎。
2006年,中科院等離子體(ti) 物理研究所自主建造的EAST裝置問世,並首次成功放電。胡建生開始琢磨如何最大化發揮裝置的作用,這需要應用新方法、新技術。2009年,他帶著團隊研發適用於(yu) 超導托卡馬克的雜質、氫同位素的先進清除技術,以及鋰化等先進壁處理方法,階段性解決(jue) 了雜質、氫氘比、再循環控製等關(guan) 鍵問題。
合肥正值盛夏,實驗室大廳溫度超過40攝氏度。EAST團隊爭(zheng) 分奪秒,早上7點半開始研究,晚上12點以後做係統維護,成員不舍晝夜地實驗調試,希望更精確掌握等離子體(ti) 的基本特性。
這些年,投身科研的年輕人越來越多,胡建生為(wei) 青年人才培養(yang) 傾(qing) 注了大量心血。“學生的成長就是我的成長。”他經常鼓勵學生和青年職工參加重大科研活動。
在中科院等離子體(ti) 物理研究所第六研究室副主任左桂忠科研攻關(guan) 和個(ge) 人成長的道路上,胡建生的指導和教誨一路相伴。
2004年,左桂忠成為(wei) 胡建生的第一位研究生。左桂忠曾寫(xie) 了一篇研究鋰氣體(ti) 的論文,自我感覺不錯。但論文交給胡建生的第一天,胡建生就坐在電腦前修改了一上午,第二天,他又打電話讓左桂忠趕快過來,兩(liang) 人麵對麵修改了一整天,胡建生連一個(ge) 標點符號的錯誤都不放過。
胡建生改出了一篇論文樣板,也為(wei) 左桂忠樹立了科研精神的“樣板”,從(cong) 那以後,左桂忠堅定了專(zhuan) 注科研的信念。
2020年,左桂忠成長為(wei) 中科院等離子體(ti) 物理研究所真空一級課題組組長,這是胡建生曾經奮鬥過的崗位。他帶領40位年輕人進行真空技術、等離子體(ti) 與(yu) 氣壁相互作用等研究。裝置運行時需要穩定的真空環境,運行前,左桂忠等人要將氣體(ti) 雜質排出,還需要24小時值班,檢查裝置內(nei) 氣體(ti) 是否泄漏等。
剛接手課題組時,左桂忠心裏也沒底。一次,他花了好幾天都找不著泄漏點和原因,頓時很泄氣,感覺工作內(nei) 容“沒有太大前途”。胡建生鼓勵他和組員:“你們(men) 就是解決(jue) 裝置的基礎需求和基本功能問題,角色非常重要,要勇敢去做,獨立發現、解決(jue) 問題。”
在青年科研人員眼中,胡建生為(wei) 人低調、謙遜,和他交流時,不會(hui) 覺得他是領導或大咖。他甚至鼓勵年輕人反駁他的觀點,如果發現是自己錯了,他總會(hui) 哈哈一笑。實驗中每發現一個(ge) 新現象,或是用現有理論沒法解釋的問題,他都會(hui) 帶著學生深入研究。“要把一個(ge) 研究做到極致,找到知識的邊界。”胡建生說。
當被問到如何才算“極致”時?他答道:“當業(ye) 內(nei) 重要的交流會(hui) 議,我們(men) 不缺席,或是被邀請上台作報告,這就代表我們(men) 的研究水平是被認可的。”
胡建生表示,未來要將不同專(zhuan) 業(ye) 特長的年輕人聚集起來,對裝置係統進行進一步升級和改造,圍繞國家科技發展戰略,培養(yang) 德才兼備、能打硬仗的創新人才隊伍,實現在中國建成完全可控的聚變能發電裝置的科學夢想。
中青報·中青網記者 王海涵 王磊 來源:中國青年報
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