“人造太陽”追夢之旅：中國神光3主機基本建成

圖為(wei) 超高功率脈衝(chong) 裝置聚龍一號放電瞬間

聚變能源，作為(wei) 人類夢寐以求的終極能源，也被譽為(wei) “人造太陽”，一旦實現商業(ye) 發電，將從(cong) 根本上解決(jue) 人類能源問題。從(cong) 美國國家點火裝置到國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃，無不是為(wei) 這一終極目標而探索。

為(wei) 在這場漫長曲折的終極能源探索中，升起來自東(dong) 方的“中國太陽”，我國唯一的核武器研製與(yu) 生產(chan) 單位中國工程物理研究院，正是其中一支隱秘而偉(wei) 大的先鋒力量：從(cong) 1967年成功研製出我國第一顆氫彈，用慣性約束聚變的方式實現核聚變反應至今，該院通過軍(jun) 民融合的全國大協作，不斷打破國外技術封鎖，不斷衝(chong) 擊世界先進，逐步建立相對完整、獨立自主的慣性約束聚變研究體(ti) 係，建成神光-Ⅲ、聚龍一號等多套大型科學實驗裝置。

日前，科技日報記者應邀走進中物院，探尋這裏軍(jun) 民融合發展，追逐我國聚變能源夢的崢嶸曆程。

聚變反應，基本原理是通過使氫的同位素結合，產(chan) 生氦和中子釋放巨大能量。目前全球科學家們(men) 聚焦研究、可能實現可控核聚變的途徑主要有兩(liang) 種，即磁約束聚變和慣性約束聚變。前者是通過強磁場較長時間約束高溫稀薄等離子體(ti) 使之發生聚變反應，例如ITER計劃。後者原理類似氫彈，是利用多種高能量驅動方式形成高溫高壓環境，使氘氚靶丸實現熱核聚變點火和燃燒，從(cong) 而釋放出更為(wei) 巨大的能量。由於(yu) 它可控、清潔、高效和資源充足，就像是裝在“瓶中的太陽”。

從(cong) 上世紀60年代起，慣性約束聚變研究作為(wei) 我國科學家與(yu) 國際同步提出、同步研究的終極能源道路，於(yu) 誕生之初便是我國軍(jun) 民融合研究的典範。其理論雛形，最早來源於(yu) “利用愛因斯坦的受激輻射原理，將激光放大後照射氘氚產(chan) 生中子的實驗建議”。這是由我國著名科學家、曾任中物院副院長的王淦昌先生在上世紀60年代，與(yu) 國外科學家同期獨立提出的。隨後，為(wei) 我國氫彈理論突破作出重要貢獻的於(yu) 敏先生明確了慣性約束聚變的實現路徑。

“你們(men) 知道激光的名字是誰取的？神光係列又怎麽(me) 得名？”中物院副總工程師張小民說，“‘激光’一詞是1965年由錢學森先生提出的，而在1966年，錢老聽說了慣性約束聚變的構想後對此評價(jia) ：你們(men) 的事業(ye) 是在地球上人造一個(ge) 小太陽。”

上世紀80年代，中國工程物理研究院與(yu) 中科院通過科研合作，共同組建了慣性約束聚變研究團隊，並成立了國內(nei) 第一個(ge) 慣性約束聚變專(zhuan) 業(ye) 實驗室，開展理論、實驗、診斷、製靶、驅動器“五位一體(ti) ”實驗。1985年該項研究迎來重大成果，我國首台實現兩(liang) 路光源、千焦耳級出光，並可用於(yu) 激光約束聚變科研的大功率激光器在中物院誕生，張愛萍將軍(jun) 曾親(qin) 自為(wei) 它命名為(wei) “神光”。這就是目前我國神光-Ⅰ、神光-Ⅱ、神光-Ⅲ係列名稱的來源。

在國際聚變科研領域，無論是磁約束聚變，還是慣性約束聚變，都是世界各個(ge) 科技大國暗自角力的戰場。而我國的慣性約束聚變路線之所以在技術封鎖的環境下，與(yu) 世界科技強國並駕齊驅，正是由於(yu) 它的軍(jun) 民兩(liang) 用特殊性質。“慣性約束聚變是在高溫、高壓、高密度條件下的實驗。這實際上是與(yu) 武器物理有關(guan) 聯的。目前在全球科學界對於(yu) 聚變能源的探索中，慣性約束聚變是一個(ge) 非常典型的軍(jun) 民兩(liang) 用技術。”張小民說，由於(yu) 慣性約束聚變可用於(yu) 未來清潔能源開發，各科技大國紛紛投入巨資開展研究，競相爭(zheng) 奪這一高技術領域的戰略製高點。目前，隨著我國對聚變科研的不斷重視、新老科學家們(men) 前赴後繼的努力，慣性約束聚變相關(guan) 領域的研究正不斷取得新突破。

作為(wei) 開展高能量密度物理和慣性約束聚變研究的首台十萬(wan) 焦耳量級高功率激光裝置，“神光-Ⅲ主機裝置”，已在中物院基本建成。作為(wei) 亞(ya) 洲最大，世界第二大激光裝置，神光-Ⅲ主機裝置共有48束激光，總輸出能量為(wei) 18萬(wan) 焦耳，峰值功率高達60萬(wan) 億(yi) 瓦。2015年2月，神光-Ⅲ主機裝置六個(ge) 束組均實現了基頻光7500焦、三倍頻光2850焦的能量輸出，激光器主要性能指標均達到了設計要求，這標誌著神光-Ⅲ主機基本建成，我國成為(wei) 繼美國國家點火裝置後，第二個(ge) 開展多束組激光慣性約束聚變實驗研究的國家。

2014年12月27日，中物院聚龍一號裝置建設項目通過國家驗收。作為(wei) 國內(nei) 首台多路並聯超高功率脈衝(chong) 激光裝置，其采用超高功率脈衝(chong) 裝置驅動柱形金屬絲(si) 陣負載，使其汽化並向軸心箍縮（即Z箍縮），技術指標達到國際同類先進水平。中物院脈衝(chong) 功率技術及應用研究室主任王猛說，聚龍一號輸出電流達到800至1000萬(wan) 安培，電流脈衝(chong) 上升時間小於(yu) 千萬(wan) 分之一秒，瞬間功率超過20萬(wan) 億(yi) 瓦，相當於(yu) 全球平均發電功率的2倍。截至今年5月，該裝置進行近170次試驗，取得了一批達到國際先進水平的物理實驗結果。它的研製成功標誌著我國成為(wei) 少數幾個(ge) 獨立掌握數十萬(wan) 億(yi) 瓦超高功率脈衝(chong) 加速器研製技術的國家。