受控热核反应的科研基地

　　范佑良 [1] 整理
　　核工业西南物理研究所筹建于1965年，1970年正式成立，位于四川省乐山市境内的岷江、大渡河、青衣江汇合处，占地44公顷，总建筑面积17万多平方米，有固定资产约1亿元，职工2100多名，设有1个研究部和17个研究室​‍‌‍​‍‌‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌​‍​‍​‍‌‍​‍​‍​‍‌‍‌‍‌‍‌‍​‍‌‍​‍​​‍​‍​‍​‍​‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍‌‍‌‍‌‍​。
　　建所以来，前期重点是进行实验装置的研究和建造； 后期则以等离子体物理实验研究为主​‍‌‍​‍‌‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌​‍​‍​‍‌‍​‍​‍​‍‌‍‌‍‌‍‌‍​‍‌‍​‍​​‍​‍​‍​‍​‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍‌‍‌‍‌‍​。 经过20多年的艰苦努力，研究所已在中国核聚变领域成为技术力量最集中、设备最齐全，以受控核聚变基础研究为主，核聚变中间技术应用研究并举的综合基地​‍‌‍​‍‌‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌​‍​‍​‍‌‍​‍​‍​‍‌‍‌‍‌‍‌‍​‍‌‍​‍​​‍​‍​‍​‍​‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍‌‍‌‍‌‍​。 其实验工作已相当于20世纪70年代国际先进水平，理论研究达到了国际上20世纪80年代初期的水平。 现正深入系统地开展一些物理问题的研究，实验水平将进一步提高。
　　世界上蕴藏的石油和煤等化石能源，在将来的某一天会消耗殆尽，到那时若没有充足的新能源来代替，人类社会的发展将受到严重的影响。 而该所从事的受控核聚变研究，正是使人类获得理想能源的重要途径，即设法将氢弹爆炸时的核聚变反应变成可以控制的过程，从而使其释放出来的巨大能量为人类利用。 一旦实现，地球上含有丰富聚变燃料的海水将成为取之不尽的能源库，至少可供人类使用上百亿年。 这对于经济、科技的发展和国防建设都具有十分重大的意义。
　　受控核聚变，是目前世界科学技术的尖端主攻课题之一，探索性强，涉及面广，技术难度大，需要许多掌握尖端技术的人才的不懈努力才能完成。 多年来，这个所在科研工作中造就了一支多种学科和专业的技术队伍，形成了雄厚的技术力量。 据1987年统计，研究所拥有900多名各类专业技术人员，其中科研技术人员740人，包括高级科技人员110多人和中级科技人员300多人。 他们在环流器（托卡马克型）、磁镜、快脉冲放电收缩、仿星器等多种途径上，对受控核聚变进行了探索性的研究与实验，从中开发并掌握了许多技术。 这些技术主要有：
　　一、高压大电流技术：高压大电流脉冲技术，高压、高稳定度脉冲电源的设计制造，稳态高压、超高压电源的设计、安装和调试等。
　　二、真空技术：大体积超高真空的获取技术，超高真空测量和检漏技术，物体表面分析技术，离子溅射真空镀膜技术。
　　三、低温深冷技术：液氦、液氮生产技术及远距离运输技术，低温材料研制及力学性能测试，大、中、小型冷冻库设计、安装和调试，气体分离技术。
　　四、超导技术：各种类型超导磁体的研制，超导磁体的失超保护，超导线材接头性能测试等。
　　五、离子源技术：能量和流强的离子源技术，离子注入金属材料改性技术。
　　六、强磁场技术：超导、常规强磁体设计，脉冲、稳态强磁场建立与测量。
　　七、微波技术：微波测量技术，各种功率微波源设计制作，波导元件生产。
　　八、等离子体技术：各种类型等离子体源的设计建造，等离子体参数测量技术，核聚变实验装置设计，低温等离子体应用技术研究等。
　　九、光谱、光电、激光技术：从可见光到x光各种波长的光谱光电技术，真空紫外波段透过率的测量，元素定量快速分析系统的研制，成套激光器研制。
　　此外，研究所还拥有电子应用技术、计算机技术、声像技术以及各种非标准成套设备和零部件的加工技术。
　　在上述技术当中，研究所在大功率高压强电流技术、超高真空技术、超低温和超导技术、强磁场技术、等离子体诊断测试技术等尖端技术领域处于当时国内先进水平。
　　托卡马克（Tokamak）
　　仿星器（stellarator）
　　建立在这些技术基础之上的科研工作，从1976年开始至1985年，取得了科技成果1081项。 其中，获全国科学大会奖9项，国家级技术进步奖1项，国防科工委重大成果奖38项，四川省科学大会奖19项，核工业部科技进步一等奖和四川省重大科技成果奖各1项。 这些获奖成果全都达到了当时国内或国际先进水平。 如：具有广泛应用领域的新型全自动数字真空计，优于法国、瑞士等国的产品； 300千伏3安培直流高压稳压电源，是国内同类装置中最大的一套； 测量低温温度计磁阻效应的低温恒温装置，为国内首次研制成功； 超导线焊接接头电阻测量系统，测量精度达国际水平； 4.2K拉伸装置，是中国第一台用于工程样品的超低温拉伸装置，用于做金属和非金属材料在高、低温条件下的万能试验和弹性模量的测试，已试验获得的数据填补了国内材料低温性能数据的空白。 有的成果还为1980年中国向太平洋发射远程运载火箭做出了积极贡献，受到国务院和中央军委的嘉奖。
　　实验装置是进行受控核聚变研究的关键工具，是物理思想和热核工程技术的综合体现，装置上获得的成果和达到的指标，反映受控核聚变研究的水平。 因此，该所自筹建开始，就围绕设计建造实验装置进行科研。 至1985年末已建成和启动了中小型实验装置16个，拥有一整套国内先进的诊断设备和工程试验设施，各种设备总数达6774台，其中进口设备405台，具有国际先进水平的154台、国内先进水平的290台。
　　＂中国环流器一号＂装置，是由这个所研究设计，全国10多个省市和国务院20多个部委的100多个单位通力协作而建成的。 它是中国目前最大的、代表国家受控核聚变水平的实验装置，拥有各种设备5867台，总投资近5000万元。 这个装置也是国内首次研制的全套特殊非标准装备，成千上万个部件是国内第一次设计、第一次制造。 装置的研制成功，填补了国内许多空白，有的项目达到世界先进水平。 如功率相当于中华人民共和国成立初期整个上海市发电厂装机容量的脉冲发电机组，是国内第一次研制成功并首次应用于大型工程； 多种储能换流新技术，不仅在全国首次研究成功和采用，在国际上也是罕见的。 由这样的许多高、精、尖技术聚合而成的＂中国环流器一号＂，于1984年建成启动以后，在1985年的物理调试中获得了国内最好的受控核聚变实验参数，特别是等离子体电流持续时间之长不仅国内未见过，也是国外同类型、同规模装置所少有的。 其实验成果参加1986年国际原子能机构在日本京都召开的第十一届等离子体物理及受控核聚变研究国际会议时，被会议安排在8节图版报告的第一节第一个版面，前往参观讨论的人持续了一个下午，有关的350份资料被索取一空。 大会向与会的该所代表表示祝贺，并预言＂中国环流器一号＂将对世界核聚变研究做出贡献。
　　＂中国环流器一号＂这个高水平的较大规模装置的研制成功、启动运行和取得实验结果，被认为是中国第六个5年计划期间在科学技术现代化方面取得的一项重要进展，标志着国内的受控核聚变研究由建装置、打基础进入到了在较大规模装置上开展实验的新阶段，成为我国受控核聚变研究发展史上的一个重要里程碑。 它被评为＂1985年中国十大科技成就＂和＂1985年中国十大新闻＂之一。
　　研究所另外一台中等规模的超导磁镜装置，也是国内首创，建成于1975年，开展了等离子体的建立和有关工程技术方面的实验工作。 它同＂中国环流器一号＂都是国家重点建设工程。
　　此外，研究所还建有非圆截面环流器、高频加热磁镜装置、角向收缩装置、仿星器等小型实验装置14个。 这些装置中属国内首创的1个，填补国内空白的3个，有的至今还在运行，开展基础性实验研究。
　　在多年的实验工作中，该研究所在形成一批先进的诊断技术的同时，还研制出了一整套国内先进的诊断设备。 这些设备主要有：转镜式扫描光谱仪，高速扫描、分幅和转鼓扫描相机，激光汤姆逊散射仪，远红外激光干涉仪，各种波段的微波干涉仪，中性粒子能谱测量设备，x射线测量设备，各种电磁探针等。
　　进入20世纪80年代中期以后，为适应国家经济、科技体制改革的要求和中国受控核聚变研究发展的需要，研究所走上了调整和改造的新轨道，开始从单一的封闭型科研单位向科研、生产、经营型的综合经济实体转变。 一方面，研究所加紧培养后继人才，近10年，为国家培养了核聚变专业研究生51名，邀请外国学者、专家来所讲学、交流学术400多人次，先后选派110多名优秀科学工作者出国进修、工作、考察或参加国际会议等，从多方面努力提高科研水平，瞄准世界核聚变研究先进国家跟踪发展，取得了一定的成绩​‍‌‍​‍‌‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍​‍‌‍​‍‌​‍​‍​‍‌‍​‍​‍​‍‌‍‌‍‌‍‌‍​‍‌‍​‍​​‍​‍​‍​‍​‍​‍​‍‌‍​‍‌‍​‍‌‍‌‍‌‍​。 另一方面，大力开发民用产品，全方位建立与发展横向技术联合，把多年来开发和贮备的技术应用于国民经济和现代化建设的广阔天地，取得了许多成果。 研究所对乐山无线电厂引进的由美国、日本联合生产的二极管生产线的关键设备进行改进，使生产能力提高了9倍。 研究设计出的炉温控制系统和车床数控系统具有较大的技术和经济意义； 用离子束对金属材料改性的技术，为一些工厂的合金刀片和合金钻头进行处理，使其耐磨损度提高3倍以上； 用在全国首次掌握的实现大容积深冷超高真空的冷凝吸附抽气技术研制的低温冷凝吸附泵，对获得许多新技术、新工艺以及科研工作所需的洁净超高真空有着重要的作用，填补了国内真空设备的一项空白。 这种吸附泵的微型制冷机还可直接用于航天通讯、红外探测、遥感等先进技术领域。 还开发了泥塑复合材料、超导强磁体等其他一系列民用新产品。 向北京、上海、天津、广东、辽宁、山东等10多个省市的工厂、企事业单位提供了多种技术服务，并积极扶持和联合开办乡镇企业与城市工业，取得了较好的社会、经济效益，多次受到省市政府的表彰。
　　为使大量核聚变中间技术更好地为现代化建设服务，该所已于1987年在成都开工兴建技术开发部。 它将在低温等离子体技术、高压大电流技术、大体积超高真空技术、低温深冷技术、超导技术、强流离子束技术、强磁场技术、电子应用技术、计算机控制与数据处理技术等方面，进行技术开发、转让和移植工作。 同时将开展＂受控＂的聚变堆工艺概念设计、堆材料开发、堆芯等离子体的测量和控制技术方面的软件工作以及科技情报研究，并将接受研究生培训和新技术开发。
　　迄今，研究所已经走过了21年的历程，在＂受控＂研究和科技发展史上写下了光辉的篇章。 现在，研究所又制定了核聚变能源开发研究发展规划，其目的是把研究所建设成国家级核聚变实验研究基地，储备技术、培养人才、提高水平、跟踪发展，为最终使核聚变能开发成为人类后续能源而努力奋斗。
　　【注释】
　　[1] 整理者系原乐山市计划经济委员会办公室主任。