加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

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【瞭望】科学岛 高峰岛 国际岛

2022-12-13 瞭望 陈诺
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语音播报

全超导托卡马克核聚变实验装置 曹力摄

  小小一座岛,有着一颗“对标世界一流,攻坚关键核心技术”的雄心,先后建设、运行包括EAST在内的多个大科学装置,一批世界级重大科技成果在这里涌现。10年间,这座岛牵头承担国家重点研发计划项目45项、国家自然科学基金项目1257项,累计授权发明专利2300余件

  绕一座小岛,看得到多大世界?

  在长三角城市群副中心城市——安徽省合肥市西郊的董铺水库上,有这样一座半岛:以科学为名,更以放眼世界和未来的科技成果出名。它是中科院合肥物质科学研究院所在地,不足3平方公里的面积,吸引着每年超过500人次的外籍学者慕名而来,在世界科技版图上标记出一个独特的东方坐标。

  一座内陆小岛,缘何“潮声阵阵”,又缘何如此国际化?《瞭望》新闻周刊记者登岛一探究竟。

  世界级未来级成果频现

  穿过水面上一座长长的桥,便到了科学岛,高大的梧桐树下一条条道路连接起各式各样的建筑,分布着大大小小七个科研单元,聚力磁约束核聚变工程、强磁场科学与技术、大气环境光学遥感、人工智能等诸多前沿科技领域开展攻坚。

  轰鸣声从半岛西部的一座大厂房里传来,一群头戴蓝色防尘帽、身着白大褂的科研工作者正从一个“大罐子”里钻进钻出。它高约11米,直径约8米,重400余吨,是等离子体物理研究所有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一“罐”,用来模拟太阳的核聚变反应机制。

  能不能在地球上造出一个“人造太阳”解决能源危机?上世纪中叶人类开始核聚变能源研究,上世纪70年代中科院成立了研究托卡马克的课题组并逐步在合肥等地布局设点,开启实验“人造太阳”的梦想。

  作为较早一批“岛民”,EAST大科学团队负责人、中科院合肥物质科学研究院副院长宋云涛回忆,当年小岛还很荒凉,核聚变研究落后其他国家至少10年。老一辈科学家带着他们从一台靠生活物资换来的进口实验装置起步,致力于升起“中国造”的“人造太阳”。

  宋云涛彼时还是个小伙子。他第一次出国求学,提及正在建设的EAST,他的外国导师直摇头,说“在中国不可能建成,你们不具备这个技术”。

  “我还没有出生的时候,中国的卫星已经上天了,我们有几代人为了这个梦想在不停地追求、奋斗,所以它一定会实现。”宋云涛的回答斩钉截铁。

  EAST建成10余年来,合计超过万人次的中外科研工作者,在这个大科学装置上合力冲击“人造太阳”的梦想,先后创造“等离子体1亿度电子温度”“1.2亿度电子温度101秒等离子体运行”“1056秒长脉冲高参数等离子体运行”等世界纪录,使中国站上世界核聚变能源研究的前列。

  “新一轮实验即将开始。”在EAST装置大厅,宋云涛一边查看装置各子系统调试情况,一边告诉《瞭望》新闻周刊记者,团队对装置部件及子系统进行了升级改造,让“人造太阳”向着更热、更持久发起冲击。

  紧盯实验的同时,宋云涛还在抽空准备着一场聚变能国际视频会议的发言。这场会议他将代表中国聚变研究的科学家首个发言。这类国际顶尖的聚变能会议,像宋云涛这样的中国科学家,如今已是当仁不让的主角。

  面向宽阔的水面,强磁场科学中心临水而建,在3个多月前,这里的稳态强磁场实验装置创造场强45.22万高斯的稳态强磁场,超越已保持了23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。

  强磁场是探索科学前沿的一种极端实验条件,在发现新现象、催生新技术方面具有不可替代的作用,自1913年以来在高温超导、量子材料、生命科学等领域屡有重大发现,已有约20项相关成果获得诺贝尔奖。稳态强磁场实验装置是国家发展改革委“十一五”期间立项的国家重大科技基础设施,2017年通过国家验收并正式投入运行,使中国成为美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。

  “45.22万高斯有多强?地球磁场约等于0.5高斯,新纪录相当于地球磁场的90多万倍。”中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心学术主任匡光力说,就像显微镜放大100倍比放大10倍能看得更清楚,磁场越强,越有助于探明物质的内部结构,为人类发现自然规律、研发新型技术提供更好的条件。中国科学院院士叶朝辉说,实现45.22万高斯,意味着人类操控磁场的能力达到新高度,让科学家做研究时看得更准、更清晰。

  据了解,稳态强磁场实验装置投入使用以来,到目前已运行超过50万个机时,为国内外170多家科教机构提供了实验条件,支持科研人员在物理、化学、材料、生命、工程技术等领域开展3000多项前沿研究,取得系列重要科研突破。

  小小一座岛,有着一颗“对标世界一流,攻坚关键核心技术”的雄心,先后建设、运行包括EAST在内的多个大科学装置,一批世界级重大科技成果在这里涌现。10年间,这座岛牵头承担国家重点研发计划项目45项、国家自然科学基金项目1257项,累计授权发明专利2300余件。

  科技合作跨洲连洋

  6个集装箱、总重超过84吨、462件设备、直线距离超过2600公里……在科学岛上,科研人员正在紧张地打包,为将庞大的托卡马克实验装置运往泰国曼谷做最后的准备。

  2018年7月,在泰国公主诗琳通的见证下,等离子体物理研究所与泰国核技术研究所签署协议,向泰方赠送HT-6M(后改名为TT-1)托卡马克装置。依托中国在磁约束核聚变研究领域的国际领先优势,等离子体物理研究所在人才培养、超导磁体、低温技术、大功率电源、系统集成安装、装置实验运行等方面向泰国核技术研究所提供帮助,助力泰国建设新一代托卡马克装置。

  今年6月下旬,泰国核技术研究所聚变和等离子体部门负责人诺蓬博士和同事从泰国来到科学岛,追逐“聚变能源梦”。经过3个多月的学习,他们已可以独自操作装置进行实验。这座小岛,成为他们心中的世界科技版图上最重要的地标。

  国际聚变能联合研究中心、国际磁生物学前沿研究中心、中欧电子材料国际创新中心……科学岛成立联合实验室或研究中心等平台10个,发表国际合作论文4000余篇。

  “过去所里都是把科研人员送到国外深造,如今越来越多外国学者来到科学岛上‘取经’。”中科院合肥物质科学研究院党委书记黄晨光告诉《瞭望》新闻周刊记者,十年间,科学岛累计引进各类外籍人才130余人,建立了覆盖约70个国家和地区、150余家科研机构的全球创新合作网络,每年有500多人次的外籍学者来到岛上交流合作,举办国际学术交流会议10场左右。

  “我来中国科学岛已经30多次,在‘EAST’上做实验,研究等离子体杂质的控制与处理,还会给岛上学生做一些讲座。”日本国立聚变科学研究所教授森田茂说,1998年他第一次来华,当时从外面通往岛上只有一条很窄的路,现在路宽了,车也多了。每天下班后,他喜欢在岛上散步一个多小时。

  拥抱世界,科学岛也在向外输出科技力量。从2006年起,科学岛代表中国跻身国际热核聚变实验堆计划(ITER计划),在这个由国际七方、30多个国家合作的国际大科学工程计划中,中国负责近10%的科研任务,科学岛承担了中方任务的73%。

  目前这一项目已进入总装阶段。2020年起,等离子体所70余名科研工作者与国内其他单位一起,远赴重洋形成中国团队深度参与总装工作。

  近年来,科学岛依托掌握的核心技术,先后承担了欧美大科学装置多项关键系统和部件的设计研制和安装。为俄罗斯NICA大科学装置提供高温超导电流引线,为德国ASDEX-U装置提供离子回旋天线,为法国WEST装置提供偏滤器关键部件,为美国聚变国家实验室提供大型超导馈线系统等。

  成果转化“链动”全球

  从已建成的“EAST”、稳态强磁场到建设中的“聚变堆主机关键系统”,再到筹划中的“强光磁”“大气立体观测塔”,科学岛蓝图中的大科学装置达到5座。这样的大科学装置集中区,在世界上前所未有。

  大科学装置的共建共享,正是科学岛的独特之处。据介绍,不同的大科学装置之间存在一些共性的关键技术和核心工艺。科学岛建立共性技术研发平台,促进资源的集约和技术的发展,通过不同装置的联用,促进重大成果的产出。

  走进位于半岛中部的健康与医学技术研究所,除了科研工作者,还能见到医护人员忙碌的身影。这个成立刚刚两年的研究所正是多学科交叉融合、科技成果转移转化的前线。

  所长刘青松带领的团队已建成从基因、蛋白、细胞、动物到体外临床试验等不同层次的综合性创新靶向药物研究平台。“就在几天前,我们研发的两个1类抗肿瘤新药刚刚获批临床试验。”刘青松兴奋地说。

  中科院合肥物质科学研究院院长刘建国告诉记者,“科学岛”正以大科学装置建设和运行为抓手,推动多学科交叉融合,力争让每个科研单元的科研成果实现自我超越。

  这座岛描摹如此未来图景:天空中,岛上研制的高效吸能材料让宇宙飞船“长”出坚韧的“着陆腿”,大气监测仪给卫星“点”出“火眼金睛”;大地上,岛上创制的新品种水稻迎来丰收,“虫脸识别”等农业“黑科技”助力农民“虫口夺粮”;离子医学中心、中子检测系统等悄然改变生活……

  为了促进EAST“沿途下蛋”,围绕EAST和聚变堆主机关键系统综合研究设施,科学岛在大科学装置集中区建立一个全链条聚变产业基地,打造集上游科技攻关、中游装备制造、下游产业应用的聚变产业链。一个多元化、全链条成果转化应用体系将在科学岛上开花结果,并“链动”全球。

  在欧洲,科学岛聚焦集成电路、新型显示和新能源等泛半导体领域,与挪威、丹麦开展人才引进战略合作。深度参与中欧“龙计划”,围绕中欧双方对地观测数据在农业、林业、水利、灾害、测绘、大气、海洋等领域的应用开展合作研究。

  在非洲,与法国原子能委员会和突尼斯国家核科学与技术中心联合启动人才交流合作,拓展国际合作的非洲板块。

  在亚洲,深入推进“一带一路”科技创新合作。共建中俄大气光学联合研究中心,构建“一带一路”沿线以“垂直探测”和“网格化”为特征的大气参数协同观测网;与泰国玛希隆大学附属拉玛医院合作,在东南亚地区推广应用我国自主研发的糖尿病无创检测仪,解决东南亚地区共建“一带一路”国家糖尿病防控的迫切需求;牵头成立“一带一路”质子、超导及核能应用国际标准联盟,建立稳定的产学研用标准合作机制。

  在北美洲,依托稳态强磁场大科学装置,与哈佛医学院、约翰斯·霍普金斯大学等知名学术机构建立长期稳定的国际合作关系,共同组织磁生物学SCI专刊;主办国际磁科学会议,成立“国际磁生物学前沿研究中心”……

  “依托大科学装置集群,我们将实施更加开放包容的国际合作战略,拓展国际合作的广度和深度,构建广泛合作网络,积极探索以我为主的国际合作。”刘建国告诉本刊记者,科学岛立志为人类科技文明进步,贡献中国智慧,提供中国方案。

  就在不久前,科学岛上又一个消息刷屏:全球招聘!聚焦等离子体物理等13个领域诚邀海内外人才加盟。“森林漫步、湖畔沉思,在都市桃源求索科学创见;装置顶尖、同行卓越,于更高起点实现科研理想。”招聘启事中写道:“科学岛与你携手打造全球最美科研圣地。”

  这是一座小岛献给世界的雄心与浪漫。

打印 责任编辑:侯茜

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