走近“人造太阳”等大科学装置，看基础研究如何赋能产业发展

2023年4月12日晚9时,正在运行的世界首个全超导托卡马克EAST装置获重大成果,实现了403秒高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录,这就是位于合肥科学岛上的“人造太阳”。

“人造太阳”旨在在地球上模拟太阳的核聚变,利用热核聚变为人类提供清洁能源。核聚变具有安全、洁净、资源无限3大优点,“人造太阳”也有望让全人类获得“能源自由”。

2023年6月21日上午,长江商学院「DBA 跨界科创轻课堂」来到位于合肥蜀山湖畔的科学岛上,走近“人造太阳”等大科学装置,了解前沿基础科学研究的概况和应用。

在这座三面环水、远离喧嚣的科学岛内,除了“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置,还有包含稳态强磁场实验装置在内的多个大科学装置,科学的神秘与探索的热情在这座小岛相互交织。

大科学装置的潜在变革性力量

EAST实验装置可以对受控核聚变相关的前沿物理问题开展探索性的实验研究,通常被称为“人造太阳”。太阳每天释放出大量的光和热,因为它的内部不断进行核聚变,“人造太阳”的反应原理和太阳一样。

“EAST物理实验取得的系列重大突破,完全验证了EAST高参数长脉冲稳态运行的能力,进一步验证了未来聚变实验堆高约束模式稳态运行的可行性。”

中国科学院合肥物质科学研究院院长刘建国这样说,同时也表示,这对探索未来聚变堆前沿物理问题,提升核聚变能源经济性、可行性,加快实现聚变能应用具有重要意义。

他提到,近年来,科学岛上的EAST装置性能不断提升,装置运行区间不断扩展,取得了多项国际托卡马克运行的重大标志性成果。EAST装置取得的系列重大创新成果为国际热核聚变实验堆ITER运行和我国自主建设运行聚变堆提供了重要的实验基础。

核聚变能源的原材料在地球上极其丰富,且排放无污染,如果能创造一个“太阳”来发电,人类有望实现能源自由。而此次EAST装置打破纪录,无疑也为人们打开了新的窗口。

人类社会的每一次关键性变革都和能源有关,可以设想一下,如果“人造太阳”真正代替现有能源,人类的生活将发生翻天覆地的变化。

除了上述提及的EAST外,科学岛上的稳态强磁场实验装置同样瞩目。2017年9月,稳态强磁场实验装置通过验收并投入使用,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,取得了一系列重要科研突破。

中国科学院合肥物质科学研究院院长刘建国在分享中表示,这台6米多高的稳态强磁场实验装置混合磁体能产生的稳态磁场约等于地球磁场的90万倍。此前,该装置创造场强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。磁场越强,越有助于探明物质的内部结构,这为发现自然规律、研发新兴技术提供了更好的条件。

值得一提的是,该装置的成功研发打破了由美国创造的尘封了23年的稳态强磁场的世界纪录,这离不开一支由9名青年骨干组成的“高场磁体技术青年创新突击队”的努力,他们的平均年龄是35岁。

科学岛反哺地方产业发展

窥一斑而知全豹,科学岛上的故事正是“合肥模式”的缩影,而大科学装置对安徽科技创新和经济发展的支撑引领作用也愈发凸显。

10年间,科学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。强大的基础科研水平,同时在反哺地方产业发展。

中国科学院合肥物质科学研究院院长刘建国提到,2019年8月,来自中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的科研人员基于“人造太阳”装置上的高精度太赫兹激光偏振干涉仪监测技术,在合肥庐阳区成立了安徽中科太赫兹科技有限公司。

如今,该公司已经成功研制了主动式太赫兹人体成像安检仪、太赫兹激光透射成像系统等多款具有自主知识产权的高科技产品,目前已拿到首批市场订单。

此外,稳态强磁场大科学装置创造了新世界纪录后,依托该装置衍生成果,中科院合肥物质科学研究院刘青松团队针对淋巴瘤、乳腺癌、胰腺癌等疾病的新药研发取得进展,3款候选药物进入临床试验申报阶段。

在科学岛上,DBA的同学们还见到了我国第一台自主建设的专用同步辐射光源,其广泛服务于物理、化学、材料科学等众多前沿科研领域。依托同步辐射光源大科学装置,中国科学技术大学国家同步辐射实验室近年来联合企业组建了安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室,致力于研发可推动新能源汽车、新型显示等产业发展的高分子膜。其中,动力锂电池隔膜成果可以提升新能源汽车的续航能力。

除大科学装置外,合肥国家科学中心统筹布局能源研究院、人工智能研究院、大健康研究院、数据空间研究院、环境研究院和30个前沿交叉平台,设立综合性国家科学中心专项基金,驱动产业创新,推进成果转化。目前,已转化成果300余项,孵化企业200余家。

DBA同学近距离感知未来科技变革

图之于未萌,虑之于未有。

重大科技基础设施通常也被称为“大科学装置”,是指通过较大规模投入和工程建设来完成,建成后通过长期稳定运行和持续科学技术活动,实现重要科学技术目标的大型设施。作为强国之重器,它们对探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革等意义重大。

此次为期两天的「DBA 跨界科创轻课堂」为同学们提供了置身科技基础研究一线阵地的机会,从而对未来高新产业即将发生的技术革命保持敏感,同时,也见证了科学家们面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,把握大势、抢占先机,直面问题、迎难而上的故事,这不仅与企业家精神内核相通,同时,也让企业家对科技催生的潜在商业变革有所预见。

诗人默温说:“希望不是未来的东西,它是看见此刻的方式。”在为期两天的「DBA 跨界科创轻课堂」上,同学们正看见未来、拥抱时代。

关于DBA 跨界科创轻课堂

「DBA 跨界科创轻课堂」是DBA基于“取势”的基因而推出的最新课堂,旨在紧跟新一轮科技革命和产业变革机遇,为DBA跨期校友打造一个“科创驱动型”的深度学习和共创合力的平台。同时,以“科创”为主题,聚焦产业、行业和企业的科技创新实践和成果,整合城市优势资源,从政府、学界、商界、基础研究等多维度推进,从而推动和培育更多的商学院前沿科创实践和原创理论。

每季度的「DBA 跨界科创轻课堂」都设定为两天的课程,参加者为DBA跨期校友,以及少数准校友(行业龙头企业创始人),人数限定为50人左右。「DBA 跨界科创轻课堂」将始终站在时代的最前沿,助力企业成为新商业文明的引领者。

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