啥是激光核聚變？高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件是用來做什么的？在制造高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件中，中物院激光聚變研究中心先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)在實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中做了哪些努力？

本期川觀青年學(xué)習(xí)小組，我們和青年觀察員西南民族大學(xué)團(tuán)委副書記（兼職）紀(jì)嘉陽(yáng)同學(xué)一起，走進(jìn)中物院激光聚變研究中心先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)”），去看看這個(gè)獲得了“四川青年五四獎(jiǎng)?wù)录w”的青年團(tuán)隊(duì)在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中做了哪些努力？

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為啥要制作高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件？

 

激光核聚變裝置需要上萬(wàn)件高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)

眾所周知，我們的太陽(yáng)通過持續(xù)50億年的聚變反應(yīng)，產(chǎn)生了巨大的能量，哺育著地球上的生命。

那到底啥是核聚變？ 中物院激光聚變研究中心四部副主任樊非告訴記者，核聚變是指用兩個(gè)輕原子核聚合成一個(gè)重原子核。在這個(gè)聚合中，會(huì)發(fā)生質(zhì)量損失，釋放出一個(gè)很大的能量。這個(gè)釋放能量的過程，就叫做核聚變。要完成核聚變，就需要克服原子核之間的庫(kù)侖斥力，使其可以聚合起來。根據(jù)理論計(jì)算，需要滿足在1億攝氏度以上和千萬(wàn)個(gè)大氣壓的極端物理?xiàng)l件下，才能使原子核獲得足夠的動(dòng)能用來克服庫(kù)侖斥力。

相關(guān)研究顯示，核聚變每公斤燃料產(chǎn)生的能量比燃燒石油或煤炭多近四百萬(wàn)倍。因此，可控核聚變是人類徹底擺脫化石能源束縛，推動(dòng)文明演進(jìn)的重要途徑，激光慣性約束聚變是實(shí)現(xiàn)受控核聚變兩條主要技術(shù)路線之一。它的主要原理就是用足球場(chǎng)規(guī)模巨型激光裝置輸出的超高能激光在億分之一秒的時(shí)間內(nèi)去轟擊微小的核燃料，使其坍縮內(nèi)爆，創(chuàng)造太陽(yáng)內(nèi)部才存在的高溫高密度的極端物理環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火。

“激光慣性約束聚變需要激光聚變裝置才能進(jìn)行，而激光聚變裝置又需要上萬(wàn)件高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)?！狈墙榻B，作為先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)，他們的工作主要就是制作這類光學(xué)元件。

按照相關(guān)要求，高性能強(qiáng)激光光學(xué)元件的制作精度要求往往是納米級(jí)別的。這樣的精度要求，已接近了制作材料及制造技術(shù)的極限。用一個(gè)通俗的比喻，如果把光學(xué)元件的鏡面制作比作一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)的滑冰場(chǎng)，那按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)滑冰場(chǎng)冰面的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的起伏不能超過一根頭發(fā)絲的范圍。因此，大口徑強(qiáng)激光光學(xué)元件的超精密的批量制造一直是各核大國(guó)博弈的核心陣地，也長(zhǎng)期面臨西方發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖與禁運(yùn)。

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在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中做了哪些努力？

 

在前輩工作的基礎(chǔ)上，以每個(gè)基礎(chǔ)研究的突破帶動(dòng)了整個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的突破

今年1月31日，習(xí)近平總書記在二十屆中央政治局第二次集體學(xué)習(xí)時(shí)的講話中指出，要加快科技自立自強(qiáng)步伐，解決外國(guó)“卡脖子”問題。

“以激光裝置中核心晶體元件為例，由于其特殊的軟脆、易潮解的加工特性，被國(guó)際公認(rèn)為‘最難加工的激光光學(xué)元件’?！狈钦f，由于激光裝置中核心晶體元件特殊的加工性質(zhì)，長(zhǎng)期面臨西方發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖與禁運(yùn)。

在聊天中，紀(jì)嘉陽(yáng)提出了自己最為關(guān)心的問題，那就是——作為五四獎(jiǎng)?wù)芦@獎(jiǎng)集體，樊非所在的團(tuán)隊(duì)在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中做了哪些努力？

樊非告訴大家，他所在的團(tuán)隊(duì)在前輩工作的基礎(chǔ)上，從基礎(chǔ)理論、加工工藝、機(jī)床裝備等多個(gè)方面開展了針對(duì)性的技術(shù)攻關(guān)，再串珠成鏈，最終實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到工具到裝備再到工藝的全鏈條突破。簡(jiǎn)單地說，就是以每個(gè)基礎(chǔ)研究的突破，來帶動(dòng)整個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的突破?！澳壳?，我們已經(jīng)具備了國(guó)內(nèi)唯一的激光晶體元件的批量超精密加工能力，我們的元件加工精度已經(jīng)到達(dá)了世界領(lǐng)先的水平?！?/p>

在探訪中，紀(jì)嘉陽(yáng)了解到先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)35周歲以下青年的占比達(dá)到60.4%。同樣作為青年的他，對(duì)先進(jìn)光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)中青年人的角色非常好奇。為此，紀(jì)嘉陽(yáng)專門向樊非請(qǐng)教，在他們團(tuán)隊(duì)中，青年們到底發(fā)揮了哪些作用？

“近年來，團(tuán)隊(duì)秉承‘同心追光 青年先行’的理念，不斷引領(lǐng)青年敢擔(dān)當(dāng)、能吃苦、肯奮斗，形成了一支敢打硬仗、能打勝仗的青年隊(duì)伍。”樊非介紹，在遇到急難險(xiǎn)重任務(wù)時(shí)，他們團(tuán)隊(duì)總是習(xí)慣讓青年人先上。以去年某國(guó)家重大任務(wù)超大口徑光學(xué)元件攻關(guān)為例，青年人才主動(dòng)請(qǐng)纓成立了青年突擊隊(duì)。在該元件攻關(guān)的關(guān)鍵時(shí)期，青年技術(shù)骨干長(zhǎng)期封閉在單位支帳篷、打地鋪、吃盒飯，以一個(gè)不停歇的模式閉環(huán)攻關(guān)。最終，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了超大口徑光學(xué)元件制造核心技術(shù)攻關(guān)的重大突破。

“另外，我們單位為了進(jìn)一步促進(jìn)青年人快速成長(zhǎng)，還為青年科研人員、青年技能人員分別安排可科研輔導(dǎo)員和技能大師進(jìn)行輔導(dǎo)，幫助他們更好更快地融入聚變事業(yè)。”樊非說。