开讲啦李建刚演讲：人类为什么要做人造太阳
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我们人类的自然能源，大约还能用两三百年，即使是核能也是数百年的时间。我觉得能源危机带来一个很大的问题，不光是能源本身，还有雾霾，就是环境的变化，那么未来一定要有更好的清洁能源。科学家做了大量的研究，一种方法是可再生，就像太阳能、风能，但是它们有一个缺点就是不是你想要多少就能来多少，没有太阳就没有太阳能，没有风就没有风能，所以人类未来最终的解决途径就是核聚变，太阳就是一个巨大的聚变体，几十亿年为人类提供了光、热。那么我们怎么才能实现可控的聚变呢？科学家想了很多种方法，希望在地球上实现“人造太阳”这一梦想。如果这个愿望成真，那么我们从海水里提取一杯氘，它就可以产出三百公升汽油这么大的能量。而且聚变非常干净，因为聚变就是把两个氢核放在一起，当温度到了上亿度以后，它们就会聚合在一起，出来的一个是能量，一个是氦，氦是清洁的。在过去的几年中，我们就开始了中国“人造太阳”之梦，大家可以看一看，这个堆叫中国工程聚变热核实验堆，是我本人设计的。这个装置的托卡马克就放在那个主机里面，在红色的主机的中间，周边是发电的功能。这一个装置代表着中华民族腾飞和人类实现聚变的梦想，像一个展翅的大鹏。这就是一个完整的托卡马克“人造太阳”装置，我们做了30年。 为什么我去做这件事？我是1982年大学毕业，在大学里学习很好，高一就上大学，二十岁大学毕业。我有个习惯就是每个礼拜五的下午到图书馆看书，那时候还没有网络。有一天我找到了一个小册子，就讲托卡马克，总共就12页。我当年在上学的时候，王元院士到我们学校去上课，就说看书要从薄到厚，从厚到薄，这是你们大学里都要做的一件事情。这个小册子我看了三遍，从薄到厚，从厚到薄，就是看不懂，不知道什么是托卡马克，我就问老师，老师说这是个好东西，有可能在未来的30年左右发电。我就励志去做这件事情，所以我就考了研究生，考到了我们这个科学岛上。那是一个很漂亮的岛，在一个人造湖的中间。去学了以后我就发现，非常非常复杂，每天都有新东西，越学越觉得很有味道。我觉得这应该是我做的一件事情，觉得自己很幸运。聚变是人类的梦想，国家的需求和我作为科学家的兴趣，这些有机地结合在了一起。所以这件事情，我一直做了34年，现在还在做。 我相信你们在座的各位可能也不知道什么是托卡马克。大家都知道核聚变就是氢弹，实现氢弹也不是非常容易的，它的条件是要实现上亿度。我们有什么办法能够盛装一团上亿度的火球呢？如果我们可以用磁场把这一团火球悬浮起来，那么这时候就有可能继续给它加热，苏联人把这种方法叫做托卡马克。大家看过《钢铁侠》吧，《钢铁侠》里面就有一个这样的装置，中间的这个球不是用有形的东西做的，而是用磁场把它做起来，那些发光的东西就能够把它悬浮起来。温度再高，只要通过悬浮，不碰到材料，那么就不会被烧化。这个时候我们就不断地再给它加热，等达到了上亿度以后它就产生能量。这就是磁约束，这个磁场，这个环境，就叫托卡马克。 从1958年以后，全世界都在做托卡马克。苏联人在70年代末做了一个叫T7的半超导托卡马克，90年代初，他们要做一个更先进的作为第二代，他们希望把第一代装置送到其他国家。我们的前所长是霍裕平院士，他一听到这个消息，立刻就说中国做聚变，不是为了科学家写几个报告，中国做聚变是为了真正解决我们一百年、两百年后的能源问题，所以我们一定要做超导。他很快就跟卡达姆柴夫联系上了，就是俄罗斯的一个科学院的院士。霍老师就提出来用生活用品、羽绒服、牛仔裤、瓷器，大约四百万人民币去跟他换。再加上一起聊天的过程中，喝点伏特加，大家情绪都很高，很快就达成了协议，对方愿意把价值1800万卢布的第一个托卡马克送给我们中国。 因为科学无国界，我们想去做这件事情，就一定要站在巨人的肩膀上。大家可以看到这个装置，在运之前，我们把它所有的部件都拆了下来。为了做这件事情，我们所长用了我们全所上下两年的工资，总共有四百万，我们就勒紧裤腰带。做聚变这件事，一个人是不行的，一定需要一个团队。我们这个合肥超环做成了以后拍了一张照片，你们能找到我在哪儿吗？中间的那个站在猴山上的，唯一穿西服的就是我。我一直说一点，这个团队要相互支持，相护帮助，最重要的一件事情还要相互欣赏，你看到一个人都不喜欢他，都不欣赏他，在一起合作，这是不可能的事情。 经过三年半的时间，我们终于建成了这么一个装置，我们在上面做了很多很多的实验。应该说比苏联科学家做得要好很多。苏联科学家当时只是验证低温工程跟托卡马克是能够用的，所以它只有一秒钟的时间，大约一千万度。我们在这个装置上最高的温度做到了五千万度几秒钟，然后在一千两百万度的情况下，时间达到了最长的四百秒钟，比法国人做得还好。 但是这还远远不够，我刚才说要真的实现聚变的话要到上亿度，需要更长的时间，必须做新一代的全超导托卡马克。2006年的时候，我们第一次建成了一个全超导托卡马克，里面有很多艰辛，有些关键的部件当时是进口俄罗斯的，坏了以后我们自己也不会修，所以要请俄罗斯专家来修。一修的话就有很多困难，我记得有一次，专家来了以后，一下飞机，大约在下午5点半的时候，我们把他接到现场，但是他非常不情愿，他说：“我饿了，”我说：“行，我请你吃饭。”请吃饭后他又说：“我要喝伏特加，”“行”，我说。我也不太擅长喝伏特加，就陪他喝了。喝完伏特加以后，他还说不行，他说：“我已经坐了十几个小时的飞机，很辛苦，我要去睡觉。”然后我们几百人就眼睁睁地看着他吃饱了又去睡觉，我们就在那等。所以从那时起，我们这些人的心里就在想关键技术部分一定要百分之百国产化，最关键的部件我们一定要自己做。 我们做了很多很多研究，比如说用什么方法加热到上亿度，大家都知道加热最方便的方法是微波炉，把饭放进微波炉一分钟就热了。这是全世界最大的微波炉，是我们自己做的，整个加在一起有六个兆瓦，六个兆瓦是什么概念？比平常家里五百瓦到六百瓦的微波炉大一万倍以上。用它连续不断地对这一团火球进行加热，加到上亿度，去年的时候我们就做成了。这个装置我们团队花了将近十五年的心血做到现在，我很自豪地告诉你们，在这个装置的周边，几乎每一个部件都是我们自己做的。 有了这个东西我们就开始一步一步地，从几秒钟到十几秒钟到几百秒钟。我们在上个月做到了一百秒钟五千万度这么一个参数，五千万度什么概念？比太阳心部的温度还要高三倍。我跟你们说这些东西的时候，实际上背后藏着很多的艰辛。我这一辈子，大约做了将近二十万次人造太阳的实验，有将近四万次失败了。失败是什么结果？东西烧坏，打得火星四冒，就像烟花一样。正是因为这一次次的失败才铸造了我们一步一步地往前走，这是一个非常漫长的过程。尽管一百秒离一千秒钟，离一万秒钟的距离还很大，但是我们一直要做。 正是由于聚变这件事情的重要性，所以全世界也都在做，不光是中国人，从1985年开始就在想做这件事。全世界七方联合起来，欧盟二十七个国家算一方，第二方是日本，第三方是俄罗斯，第四方是美国，第五方是中国，第六方是韩国，最后印度也加入了进来，建造的这个托卡马克，我们叫国际热核聚变实验堆。我想说一个小故事，谈判的时候，有很多厂址，就像奥运会一样。日本人希望拉动我们去支持他，把厂址选在日本，为此来了很多很多代表团。第一次来的时候说，如果你支持我们的话，那么我们可以给你百分之十的高层位置，我们说不行，我们依赖于科学，不依赖于位置。第二次又来了，说你们所有到我们这个地方的房租我们全免费，而且给你们的太太免费找工作。大家知道日本妇女一般是没有工作的，但是他们知道中国的女同志是有工作的，我们还是说不行。第三次说，你们只要同意，我们可以给你百分之十的回扣，就是再给你百分之十的东西让你们去做。最后我们一共列出来了十六项技术指标，三项日本是不占优的，第一件事就是地震，厂址那地方有大量的地震；第二有美军基地，旁边美军基地的导弹经常误发在周边；第三没有技术指标，他们也是哑口无言，最后我们一致同意选择在法国。我说这个故事为什么呢？就是科学家做事情，一定要在国家需要你的时候，勇敢地站出来，(m.taiks.com)为国家担当。 讲了那么多，也不知道大家听懂了没有，但是有一点，我觉得聚变是一个值得我们再奋斗很长时间的东西。我已经做了三十四年，很多人说可能还需要五十年，还需要一百年。我觉得这都没有关系，我长期以来有这么一个梦想，就是在我的有生之年，有一盏灯泡能被聚变之能所点亮，这一盏灯泡一定要也只能在中国。 谢谢大家。 |
