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李建刚:有生之年要在中国实现“人造太阳”的梦想

来源:中央电视台 作者: 2019年03月21日
[导读]  由中央电视台综合频道和唯众传媒联合制作的中国首档青年电视公开课《开讲啦》邀请到中国工程院院士、物理学家李建刚。34年来,他一直坚守在合肥的科学岛上,把实现“人造太阳”当做他毕生的心愿。节目现场,他向大家讲解“人造太阳”的奥秘并且巧妙回答现场青年代表提出的“物理男难找对象”的问题。

李建刚:有生之年要在中国实现“人造太阳”的梦想

CCTV-1综合频道 开讲啦  央视网2016041515:37 A-A+ 

 

由中央电视台综合频道和唯众传媒联合制作的中国首档青年电视公开课《开讲啦》邀请到中国工程院院士、物理学家李建刚。34年来,他一直坚守在合肥的科学岛上,把实现“人造太阳”当做他毕生的心愿。节目现场,他向大家讲解“人造太阳”的奥秘并且巧妙回答现场青年代表提出的“物理男难找对象”的问题。

 

 

 

 

《开讲啦》开讲嘉宾李建刚

 

有生之年,能看到“人造太阳”的梦想实现吗?

“人造太阳”不是真的要在地球上再造出一个太阳,而是效仿太阳产生能量的原理,为人类生产源源不断的新能源。“人造太阳”这场追梦旅程是从上世纪50年代开始,至今已有50多年。李建刚院士透露,中国的第一个“人造太阳”装置是用400万的羽绒服和牛仔裤等生活用品从俄罗斯换来的。34年来“人造太阳”的实验他至少做了20万次,其中有4万多次的失败。李院士是这样形容实验失败时的场景——“东西烧坏,打得火星四冒”,而正是这样一次次的失败,才铸造了“人造太阳”一步一步的往前走。

面对青年代表的提问:“在我们的有生之年,能不能看到一个真正的人造太阳?”李建刚坦言:“虽然现在已有飞跃的成果,但是真正投入商用、变成每家每户可以用的电,可能至少还需要几十年。”但是,他坚信:“在我的有生之年,一定有一盏灯能被聚变之能所点亮。这一盏灯,一定要,也只能在中国”。

谁说物理男注定单身?

在观众小纸条提问环节中,一位物理专业的男生表示自己最大的困惑是找不到女朋友。面对这样的人生难题,李建刚院士的回答是:“在我们研究所没有这困扰,我们所里有大约20%是女生,其中90%以上的女生都嫁给了学物理的男生。”可是这一回答被主持人撒贝宁迅速“抓住把柄”,认为李院士是偷换概念:“李院士是欺负文科生数学不好,您用20%里的90%来混淆了概念。比如说,100个研究生有20个女生,这20%女生里面有90%的嫁给了学物理的,那也就是说里面有18个女生嫁给了学物理的,那么剩下的80个男生里面,只有18个能够娶到老婆,还有剩下的62个男生怎么办?”全场观众听完都为他的机智鼓掌。

随即,李建刚院士表示,找对象与学什么专业关系不大。“选择对象一定不是选你是学物理的,还是学电视新闻的,最重要的是你一定要有吸引力的点。”现场有一位物理学博士的青年代表也忍不住为这位找不到女朋友的物理男“打气”:“学物理的男生其实在大学里面是很受欢迎的,因为现在聪明也能让人显得很有魅力。”

演讲稿:

大家好,非常高兴能够来到这个讲堂。刚才小撒老师已经跟大家说了,我们人类的能源大约还有两三百年,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,而且是雾霾,就是环境的变化。那么未来的话呢,一定要有更好的清洁能源。科学家做了大量的研究,那么一种方法就是可再生,可再生就像太阳能、风能。但是它们有一个缺点就是说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。所以人类要像这么舒适的大规模的(找到)未来的解决途径,最终的能源就是核聚变。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,希望就是在地球上能够实现“人造太阳”这一梦想。这样的话呢,你就没有任何问题。我们用的这个资源,从海水里面,就一杯氘,那么它可以做出这样三百公升汽油这么大的能量。而且聚变非常干净,因为聚变的话就是把两个氢核放在一起,当你温度到了上亿度以后的话呢,它聚合在一起。它出来的一个是能量,一个是氦,氦是清洁的。那么在过去的几年中间,科技领导下的话呢,我们就开始了我们自己中国“人造太阳”之梦。大家可以看一看我们这个堆叫中国工程聚变热核实验堆,那这个也是我本人设计的。这个装置的托卡马克就放在那个主机里面,放在红色的主机的中间,周边是发电的功能。那么这一个装置是代表着中华民族腾飞和人类实现聚变这么一个梦想,像一个展翅的大鹏。这个就是一个完整的托卡马克“人造太阳”这么一个(装置)。我们过去做了30年。

那么为什么我去做这件事?我是1982年大学毕业,就是我在大学里学习还是很好,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,那时候还没有网络,对吧,图书馆去看书。有一天我就发现了一个小册子,就讲托卡马克,总共就12页。我当年在上学的时候,王元院士就是数学家,到我们学校去上课,就说你做事情一定要从薄到厚,从厚到薄的过程看书。这是你们大学里面都要做的一件事情。那么我也就去看,看了以后,看了这个12页的一个小册子,托卡马克我看了三遍。从薄到厚,从厚到薄,就是看不懂。不知道什么是托卡马克。不懂了,我就问我老师,我们老师说这个东西是个好东西,那有可能在未来的30年左右,就有可能发电。那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。很漂亮的一个岛,一个人造的湖的中间的一个岛。一去学了以后就发现,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,我觉得我很幸运。聚变是人类的梦想,国家的需求和我的兴趣,所以我一做这件事情,我就一直做了34年,现在还在做。

我相信你们在座的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,它的条件就是要实现上亿度。我们有什么办法能够盛装上亿度的这么一团火球?如果我们用磁场把这一团火球悬浮起来,那么这时候你就有可能继续地给它加热,这种方法苏联人把它叫成托卡马克。大家看过《钢铁侠》对吧,《钢铁侠》里面有一个非常明显的,刚才小撒也说了,能够放这么一个东西,你可以看到吗?中间的这个球不是用有形的东西做的。它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。你温度再高,但是你一通过悬浮,不碰到材料,那么你就不会把它烧化。那么这个时候我们就不断地再给它加热,不断地持续,达到了上亿度以后它就产生能量。这就是我们说的叫磁约束,这个磁场,这个环境,这个我们就叫托卡马克。 

1958年以后的话呢,全世界都在做托卡马克。苏联人他们在70年代末做了一个叫T7的这么一个半超导的托卡马克。所以他在90年代初,就是说他要做一个更先进的,第二代的。那么他就希望把这个东西要送到其他国家,然后就问。我们前所长叫霍裕平院士,他一听到这个消息以后,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后,两百年后能源(问题)来去做的建设,所以我们一定要做超导。他很快就跟卡达姆柴夫(联系),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,用羽绒服,用牛仔裤,用瓷器(换)。多少钱呢?大约四百万人民币去跟他换。那么再加上在一起聊天的过程中间,再加上伏特加,一喝大家情绪就很高,那么很快就达成了这个协议。那么对方愿意把价值1800万卢布的第一个托卡马克送给我们中国。

科学无国界我们要想去做这件事情,我们一定是要站在巨人的肩膀上。大家可以看到就这么一个装置。这是在运之前,我们就把它所有的部件给它拆得大卸八瓣。整整花了三年半的时间。为了做这件事情,我们所长是用了我们全所上下两年的工资,四百万来去做这件事情,我们就勒紧裤腰带。做聚变这件事,一个人是不行的,你一定需要一个团队。那么我可以放一张,我们这个合肥超环就是在俄罗斯那个装置做成了以后,我们拍了一张照片。你们能找到我在哪儿吗?中间的,就站在猴山上,中间唯一穿西服那就是我。我一直就说一点,这个团队就是相互支持,相护帮助,那么最重要的一件事情还要相互欣赏。你看到一个人你都不喜欢他,你都不欣赏他,你说你在一起合作,这是不可能的事情。

那么经过三年半的时候。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,然后最长时间在一千两百万度的情况下,我们做了四百秒钟,比法国人做得还好。

但是这个是不行的。我刚才说你要真的实现聚变的话要到上亿度,更长的时间。必须做新一代的全超导托卡马克。在2006年我们第一次建成了一个全超导托卡马克。里面有很多的艰辛,就是有些关键的部件我们当时是进口俄罗斯的。坏了以后的话,我们自己也不会修,所以要请俄罗斯专家来去修。一修的话就很多的困难。我记得非常清楚的一次。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。但是他非常地不太情愿。他说:“我饿了。”我说:“行,我请你吃饭。”请吃饭以后他说:“我要喝伏特加。”“行”,我说。我也不太擅长喝伏特加,我就陪他喝了伏特加。喝完伏特加以后,他还说:“不行。”他说:“我已经坐飞机,坐了十几个小时,我很辛苦,我就去睡觉。”然后我们几百人,就眼睁睁地看着他,吃饱了,去睡觉,然后就等在那儿。所以从那时起,我觉得从我们这些人的心里就一个东西,就是关键技术部分一定要百分之百地国产化,最关键的部件我们一定要自己做。

我们做了很多很多的,比如说加热到上亿度用什么办法?大家都知道怎么加热?加热最方便的方法微波炉,是不是?微波炉一进去,一分钟饭就热了。这是全世界最大的微波炉,就是我们自己做的。整个加在一起有六个兆瓦。六个兆瓦什么概念?就比平常我们家里用的微波炉,五百瓦到六百瓦要大一万倍以上。用它连续不断地对我们这一团火球进行加热,加到上亿度。去年的时候就做成了刚才大家看到那个东方超环。那么这个装置应该说我们一个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,在我们这个装置的周边,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?就比太阳心部还要高三倍。我跟你们说这些东西的时候,实际上在这背后藏着很多的艰辛。大约我这一辈子,做过这种人造太阳的实验,我大约做了将近二十万次,二十万次。你们可以猜一猜有多少失败的,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。正是因为这种一次次的失败才铸造了我们一步一步地往前走。就是说这是一个非常漫长的一个过程。尽管我们一百秒离一千秒钟,离一万秒钟还有时间,还是距离很大,但是我们一直要做。

 正是由于我们聚变这件事情的重要性,所以全世界的话呢也都在做,不光是中国人。全世界的话呢,从1985年开始就在想要开始做这件事。全世界七方联合起来。哪七方呢?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,最后这个印度也加入进来。建造的这个托卡马克呢,我们叫国际热核聚变实验堆。我想说一个小故事吧。谈判的时候呢,大家有很多厂址,就像奥运会一样。日本人也希望能够拉动我们去支持他,把厂址选在日本。那么为此又来了很多很多代表团。第一次来的时候说,如果说你要支持我们的话,那么我们高官的,就是高层的这种位置,我可以给你百分之十的位置。那时候我们说这不行,我们依赖于科学,不依赖于位置。第二次他又来了,他说你们所有到我们这个地方,你们所有的房租我们全免费了,我们给你们的所有的太太们都免费地找工作。因为大家知道日本妇女们一般是没有工作的,对吧,但是他知道中国的女同志是有工作的。我们说这也不行。第三次就是说,你们只要去同意我们日本,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。当然了最后的话呢,我们是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,在厂址那地方大量的地震。第二有美军基地,旁边美军基地的导弹经常就是误发在周边。那么第三没有技术指标。那么最终的话呢,他们也是哑口无言。就是我们中国科学家,提供这些东西,最后我们一致同意选择在法国。我说这个故事在什么呢?就是科学家做事情时候,你也一定必须在国家需要你的时候,要勇敢地站出来,为国家来担当。

讲了那么多,也不知道大家听懂了没有?但是有一点就是说,我觉得聚变是一个值得我们再奋斗很长时间(的事情)。我已经做了三十四年,很多人就说,你可能还需要五十年,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,那么这一盏灯泡一定要也只能在中国。谢谢大家。

 

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