4層樓高、直徑8米、重400噸——這就是被稱為“人造太陽”的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），坐落在安徽合肥“科學(xué)島”上。

多年來，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所EAST團(tuán)隊(duì)，為實(shí)現(xiàn)人類開發(fā)利用核聚變能源的夢想，一直努力奔跑著，目標(biāo)直指在中國大地上點(diǎn)亮“核聚變發(fā)電的第一盞燈”。

今年，是EAST實(shí)驗(yàn)物理協(xié)調(diào)人丁銳加入等離子體物理研究所的第十六個年頭；歷經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，他見證了EAST一次又一次突破極限……

人類為何要“造太陽”？“因?yàn)槊骸⑹�油、天然氣不可再生，終有一天會被耗盡。風(fēng)能、水能、太陽能等新能源，受限于天氣或地理環(huán)境，也難以完全滿足需要。”丁銳表示，通過模擬太陽內(nèi)部核聚變原理，實(shí)現(xiàn)源源不斷的清潔能源供應(yīng)，是他一直以來的夢想。

    從1998年全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）正式立項(xiàng)，到2021年12月30日EAST實(shí)現(xiàn)了1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行——這是目前世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運(yùn)行的最長時間，幾十年來，中國科學(xué)家們邊設(shè)計(jì)、邊研發(fā)、邊攻關(guān)，逐步點(diǎn)亮“人造太陽”。

    懷揣同一個夢想，五湖四海的青年科學(xué)家們匯聚于此。丁銳的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)研究EAST實(shí)驗(yàn)中等離子體與材料的相互作用，目的是延長材料的使用壽命。

作為應(yīng)用超導(dǎo)工程技術(shù)研究室副主任，入所十多年的秦經(jīng)剛則承擔(dān)著國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃采購包多個關(guān)鍵部件的研發(fā)。他表示，“如果說EAST是研究核聚變能的基礎(chǔ)，ITER計(jì)劃則能讓中國‘人造太陽’發(fā)出更多光和熱。”

    從內(nèi)部超導(dǎo)電纜到外殼不銹鋼管線圈，秦經(jīng)剛所在的超導(dǎo)導(dǎo)體生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從“0”到“1”的突破。

2007年，中國承擔(dān)了超導(dǎo)導(dǎo)體采購包中的76km超導(dǎo)電纜任務(wù)。一根直徑0.82mm的超導(dǎo)線，既要擠壓纏繞，又要保持一定的空隙率，不允許出現(xiàn)斷裂或變形，這曾讓秦經(jīng)剛犯了難。“2008年我們特意從國外請了專家來指導(dǎo)，斷線問題仍無法解決。”

上千根超導(dǎo)線纏繞成900m的超導(dǎo)電纜，需耗費(fèi)原材料幾十噸，價值千萬以上。一次次拿銅線做實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷幾十次失敗，團(tuán)隊(duì)終于做到了零損傷，100%不斷線。

除超導(dǎo)電纜外，ITER計(jì)劃對超導(dǎo)導(dǎo)體外殼不銹鋼管的要求也很高：零下269℃下韌性良好，斷裂伸長率大于30%。“我們決定自主研發(fā)。”據(jù)秦經(jīng)剛介紹，團(tuán)隊(duì)與浙江一家生產(chǎn)不銹鋼的公司聯(lián)合，成功實(shí)現(xiàn)了斷裂伸長率超過30%。

從前期準(zhǔn)備到后續(xù)完成，制作一根超導(dǎo)電纜需要近1個月時間，每個人都要參與其中。“我們這個超導(dǎo)導(dǎo)體生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)一共35人，基本都是‘85后’，我都算老的了，80年的。”秦經(jīng)剛表示。通過自主研發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)不僅攻克了難關(guān)，還使超導(dǎo)帶基材料從年產(chǎn)幾十公斤發(fā)展到現(xiàn)在的年產(chǎn)百噸，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)口到出口的突破。

“熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆一旦研究成功，就能利用海水發(fā)電，一升海水中提取的氘經(jīng)過聚變反應(yīng)釋放的能量相當(dāng)于300升石油。”超導(dǎo)導(dǎo)體生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)的金京說。2013年，他參與了ITER導(dǎo)體線圈制造，身處這支團(tuán)隊(duì)，他倍感自豪。

    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，在地球上的儲量極其豐富，足夠人類利用上百億年。

如果利用氘制造一個“人造太陽”來發(fā)電，人類就能夠徹底實(shí)現(xiàn)能源自由。曾經(jīng)童謠里唱的“種太陽”，正被人類一點(diǎn)點(diǎn)變成現(xiàn)實(shí)。

目前，中國科學(xué)家正向更高參數(shù)穩(wěn)態(tài)高約束等離子體運(yùn)行發(fā)起新的沖擊，期待著點(diǎn)亮核聚變的第一顆“人造太陽”……