國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）俗稱“人造太陽(yáng)”，作為托卡馬克超導(dǎo)裝置，它將用強(qiáng)磁場(chǎng)約束高溫等離子體，最終實(shí)現(xiàn)核聚變能量的穩(wěn)定可控釋放，預(yù)計(jì)在2050年前后實(shí)現(xiàn)核聚變能商業(yè)應(yīng)用，從而造福人類。
中國(guó)2003年正式開(kāi)始加入談判，2007年ITER組織成立。中國(guó)作為理事會(huì)“七方”成員之一，與歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯和美國(guó)共同資助這一項(xiàng)目，承擔(dān)項(xiàng)目工程建設(shè)階段18個(gè)采購(gòu)包的制造任務(wù)。
現(xiàn)任ITER組織總干事伯納德·比戈稱，“中國(guó)是非常非常好的合作伙伴”。歐盟聚變聯(lián)盟負(fù)責(zé)人托尼·多內(nèi)額認(rèn)為，中國(guó)已經(jīng)在很短時(shí)間內(nèi)成為核聚變科學(xué)領(lǐng)域的重要力量。獲得如此肯定和贊許的同時(shí)，中國(guó)這十一年學(xué)到了哪些寶貴經(jīng)驗(yàn)？科技日?qǐng)?bào)記者近日采訪了中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心主任羅德隆，他曾是中國(guó)參加ITER計(jì)劃談判代表團(tuán)重要成員。
國(guó)際化+標(biāo)準(zhǔn)化，磨刀不誤砍柴工
ITER計(jì)劃是規(guī)模僅次于國(guó)際空間站的國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃，自1985年發(fā)起動(dòng)議以來(lái)，已經(jīng)持續(xù)推進(jìn)了20余年，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一。
一個(gè)從無(wú)到有的國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃，難度超乎想象！
在位于法國(guó)南部圣保羅-萊迪朗斯鎮(zhèn)的180公頃項(xiàng)目工地上，來(lái)自“七方”的工程團(tuán)隊(duì)，每天都面臨著繁雜細(xì)碎的溝通、協(xié)調(diào)、工程管理和統(tǒng)籌安排。
中方一開(kāi)始并未參與實(shí)驗(yàn)堆的設(shè)計(jì)，正式加入ITER組織后最難的是，學(xué)會(huì)與國(guó)際合作伙伴在同一個(gè)話語(yǔ)體系和工作機(jī)制中保持平等對(duì)話、全權(quán)參與。
羅德隆帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用了整整三年時(shí)間，編制和推演了一套與ITER組織機(jī)制完全契合的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目管理體系。
細(xì)到什么程度呢？比如，一顆螺絲由哪里生產(chǎn)，怎么運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)由何人，在什么時(shí)間安裝，每一步都有明確的標(biāo)準(zhǔn)記錄，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以完整追溯，以確保在未來(lái)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)堆時(shí)，有針對(duì)性地查找問(wèn)題所在。
“磨刀不誤砍柴工，事實(shí)證明，此后的所有項(xiàng)目管理、協(xié)調(diào)工作，都在同一個(gè)話語(yǔ)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系下進(jìn)行，節(jié)省了大量的溝通成本，大幅度提高了工作效率。運(yùn)行管理的國(guó)際化，為中方后來(lái)在關(guān)鍵時(shí)刻解決總體工程難題，提供了機(jī)制和時(shí)間保證?！?/span>
突破工程瓶頸，“中國(guó)造”獲點(diǎn)贊
中國(guó)承擔(dān)的18個(gè)采購(gòu)包，包括了磁體支撐、校正場(chǎng)線圈系統(tǒng)、磁體饋線系統(tǒng)、氣體注入系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)等重要組成部分。按計(jì)劃，該項(xiàng)目所需的所有大型部件將于2021年到位。
總干事比戈認(rèn)為中國(guó)交付相關(guān)產(chǎn)品“按時(shí)保質(zhì)”，堪稱合作各方的榜樣。“中國(guó)造”在ITER組織內(nèi)部為何享有如此聲譽(yù)？羅德隆給記者介紹了一個(gè)有意思的例證。
在最初設(shè)計(jì)版本中，蒸汽冷凝罐被設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，安置在整個(gè)裝置的頂部。但在推進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)存在較大安全隱患，必須將蒸汽冷凝罐分解成4個(gè)，在地基沒(méi)建起來(lái)以前，預(yù)先埋入地下。
這一設(shè)計(jì)上的改動(dòng)，將蒸汽冷凝罐的生產(chǎn)計(jì)劃和供貨時(shí)間都大大提前。按照程序，ITER組織對(duì)所有參與方公開(kāi)招標(biāo)?；馃济耍仨氁タ诉@個(gè)難關(guān)！“該出手時(shí)就出手，中方有信心攻關(guān)！”核聚變中心立刻組織國(guó)內(nèi)相關(guān)單位，提出了一整套符合實(shí)際的解決方案——從制造能力，到制造成本，再到供貨時(shí)間，都符合甚至超出ITER組織的預(yù)期，綜合考察后，中方一舉中標(biāo)。
從以前被動(dòng)承擔(dān)制造部件任務(wù)的“知其然”，到重新參與優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)后的“知其所以然”，我們學(xué)習(xí)到了寶貴知識(shí)、設(shè)計(jì)理念和關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)，與ITER組織建立了雙贏的局面。
人才培養(yǎng)有序，組織管理有方
ITER裝置構(gòu)成相當(dāng)復(fù)雜，需要超前技術(shù)予以支撐。18個(gè)采購(gòu)包制造任務(wù)，由國(guó)內(nèi)上百家科研院所和企業(yè)承擔(dān)。
在“ITER十年——回顧與展望”會(huì)議上，中科院院士萬(wàn)元熙說(shuō)：“中國(guó)的超導(dǎo)技術(shù)因ITER得到長(zhǎng)足發(fā)展，如高功率的連續(xù)波加熱、遙控機(jī)器人維護(hù)以及材料、大型低溫系統(tǒng)、大型電源……中國(guó)在核聚變各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，有些走到了世界前列。”
十一年前，以ITER計(jì)劃為契機(jī)，為推動(dòng)國(guó)內(nèi)人才培養(yǎng)，國(guó)家四部委開(kāi)展了人才培養(yǎng)計(jì)劃——4年時(shí)間培養(yǎng)1000位工程、物理和管理人才，現(xiàn)在，這批人正在擔(dān)綱中國(guó)核聚變的偉大事業(yè)。
我國(guó)先后建成并升級(jí)改造了中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）和東方超環(huán)（EAST）。前者2009年在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)高約束模式運(yùn)行；后者2017年首次實(shí)現(xiàn)5000萬(wàn)度等離子體持續(xù)放電101.2秒的高約束運(yùn)行，創(chuàng)造世界記錄，2018年再次創(chuàng)下了1億度等離子體運(yùn)行的記錄。
這些實(shí)驗(yàn)成果，為未來(lái)ITER運(yùn)行及“中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR”的工程和物理設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)與科學(xué)支持。
與中國(guó)核聚變技術(shù)能力同步提升的，還有大科學(xué)工程項(xiàng)目計(jì)劃的管理水平大跨步前進(jìn)。
十一年來(lái)，ITER組織中方職員數(shù)量持續(xù)上升，目前比例已經(jīng)超過(guò)9%，僅次于歐盟。
羅德隆認(rèn)為，借助參與ITER項(xiàng)目，中國(guó)培養(yǎng)了一大批懂得國(guó)際規(guī)則的科學(xué)項(xiàng)目工程管理人才，為未來(lái)中方牽頭國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃奠定了人才基礎(chǔ)?！澳壳?，我們還應(yīng)培養(yǎng)和輸送更多高層次管理人才到國(guó)際組織中去，以期在科技外交和開(kāi)展國(guó)際合作中，掌握更多話語(yǔ)權(quán)，發(fā)揮更大的影響力。”
倒逼企業(yè)創(chuàng)新，尖端工業(yè)品走出國(guó)門(mén)
總干事比戈說(shuō)，ITER對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和鼓勵(lì)創(chuàng)新具有十分重要的意義。通過(guò)工業(yè)投資，企業(yè)得以根據(jù)項(xiàng)目需求，大量生產(chǎn)一些原本需求量很小的材料，并學(xué)會(huì)如何制造承建的組件，從而推動(dòng)生活和生產(chǎn)多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。
羅德隆對(duì)此十分認(rèn)同。一個(gè)發(fā)生在中國(guó)的案例，可以完美解釋這一論斷。
ITER裝置需要一種超導(dǎo)股線，在0.8毫米直徑內(nèi)，需要拉出上萬(wàn)根細(xì)絲，這些細(xì)絲外面，還有多層不同材料的包層。關(guān)鍵是，這樣精細(xì)的超導(dǎo)線圈，所需最短長(zhǎng)度就要1公里。
為此，負(fù)責(zé)研發(fā)這個(gè)關(guān)鍵線材的西北有色金屬研究院專門(mén)成立了一個(gè)公司，攻克關(guān)鍵技術(shù)。
“核心技術(shù)等不來(lái)、要不來(lái)、討不來(lái)！怎么辦？進(jìn)口一批最先進(jìn)的線材，就放在我這，告訴西北有色金屬研究院，如果研制不出來(lái)，就用人家的做認(rèn)證！”羅德隆說(shuō)，激將法讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)感到了巨大壓力，愣是在有限的10個(gè)月內(nèi)，突破了卡脖子環(huán)節(jié)，拉出來(lái)的絲不僅長(zhǎng)度足夠，且性能更優(yōu)異。
中國(guó)借ITER項(xiàng)目，填補(bǔ)了一項(xiàng)技術(shù)空白，該核心技術(shù)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)牢牢在握！這種超導(dǎo)線材，后來(lái)不僅實(shí)際應(yīng)用到了ITER裝置上，還用在了核磁共振設(shè)備等民用產(chǎn)品上，銷往全世界，已經(jīng)是世界公認(rèn)的頂尖超導(dǎo)線材。
“推動(dòng)企業(yè)開(kāi)展尖端技術(shù)創(chuàng)新，參與國(guó)際平臺(tái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，直到在民用產(chǎn)品和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域占領(lǐng)制高點(diǎn)，這是我們加入ITER大科學(xué)工程的深遠(yuǎn)意義。”羅德隆感慨道。
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