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李建刚:试图在地球上制造“太阳”的人
  文章来源: 发布时间:2005-01-24 【字号: 小  中  大   

人类面临能源短缺的问题似乎早已在科学家们的意料之中,几十年前,他们就开始琢磨着在地球上建一个像太阳一样产生能量的装置。因为在他们看来,太阳之所以产生能量,就是太阳内部在不断地发生核聚变,如果能够在地球上建造一个像太阳一样不断地发生核聚变的装置,梦想不就变为现实了吗?为了实现这一梦想,中国科学院合肥物质科学研究院等离子研究所的几代科学家们一直在奋斗,现任所长李建刚就是其中之一。作为目前在中国担任这项探索研究工作的学术带头人,他带领着研究小组正在改造建设模拟太阳发生核聚变的装置——托卡马克(又称HT-7装置),他们的研究成果被国际同行认定为是HT-7上最好的实验结果。

据李建刚介绍,从上世纪50年代开始,有的发达国家投资建造科学装置模拟太阳的核心工作,希望能解决能源问题。可太阳内部温度达亿度,几乎是不可控的。模拟太阳核心的关键是要保持住其上亿度的温度。经过半个世纪以来的探索,有的国家建造的模拟装置已经能够达10亿度,但只能在很短时间内,约几秒钟,离真正发电还很遥远。试想,地球上还有多少物质是上千度温度下不被彻底融化?因此,模拟太阳是一个非常难的科学问题。目前,法国的装置能够达到2000万度,保持6分钟,我们中国的现有装置排世界第二,1000万度,保持4分钟。我们正在建造的HT-7完成后,设计能达1亿度,保持15分钟,应该是最先进的。

到2003年,李建刚带领研究人员经过对HT-7的创新改造,在HT-7开展了一系列研究,在微波加热实验、改善约束和高参数等离子体运行三方面均创下了HT-7实验的历史最高纪录,并观察到了一些新的实验现象。如第一次找到了影响等离子体约束和输运的带状流(ZonalFlow)存在的直接实验证据,观察到了由电子漂移波驱动的电子温度梯度模,还实现了对托卡马克加热场的关断并维持等离子体放电达28秒这一对未来简化聚变反应堆将产生重大意义的成果。

这些成果在国际上处于怎样的位置?

HT-7上的高温等离子体存在时间仅次于容积大于HT-7装置17.5倍的法国超导托卡马克Tore-Supra;高约束等离子体存在时间从上轮实验的54倍能量约束时间增加为220倍能量约束时间,超过德国ASDEX装置,2002年获得了世界最长的80倍能量约束时间的纪录,继续保持领先地位。这是目前世界各大装置在近几年内很难达到的创新实验结果,再次证明了HT-7超导托卡马克的研究已步入世界磁约束核聚变研究的先进前列,成为世界上第二个可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的实验装置。

这些研究使李建刚实验组完成了高质量的杂志文章6篇,国际大会特邀报告1篇,其它报告2篇,获得实用新型专利1项,发明专利1项。取得了如此的成就,李建刚却表示,从事科研工作最需要的是平静的心态。

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