[科學時報 鄭千裏 報道]繼2006年9月首次成功放電後，我國“人造太陽”實驗裝置——位於合肥的全超導非圓截面核聚變實驗裝置（EAST）1月14日23時01分至15日1時連續放電4次，單次時間長約50毫秒，從而標誌著第二輪物理實驗的開始。 本報記者 保婷婷/攝
聚變曙光耀東方
壹位長者，清臒，精瘦。然而，他的言辭卻讓人感受到其中的睿智與分量。2007年3月1日，為超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST在合肥進行國家工程竣工驗收的就是這位長者萬元熙。他代表EAST工程指揮部作了報告：與國外同類裝置相比，我們已建成的裝置使用資金最少、建設速度最快、自主創新最多。完全可以樂觀地預見，EAST的成功建造和運行，將為中國磁約束核聚變研究的下壹步計劃奠定物理、工程技術和人才隊伍的堅實基礎！
“未來高效聚變堆必須穩態運行，因此實現托卡馬克穩態運行的工程和物理問題成為托卡馬克的前沿研究領域；全超導托卡馬克是實現穩態運行最必要的工程技術基礎之壹；世界上還沒有全超導托卡馬克；我們及時向國家提出了建造先進全超導托卡馬克計劃。” 萬元熙追溯。
他的報告獲得熱烈的掌聲。蒞臨的國家發改委副主任張曉強稱EAST的建設成功，“是向和平利用聚變能邁出的重要壹步，也是中國科技工作者對世界科技發展作出的重要貢獻！”
“十年磨劍終成器，聚變曙光耀東方”，中國科學院常務副院長白春禮在致詞裏，更是言簡意賅地作了點題。
太陽發出的能量來自氫原子核。氫原子核相互作用，發生核聚變，釋放出光和熱。如果發明壹種裝置，它不僅能承受上億攝氏度的高溫，還能控制氘和氚聚變穩定持續輸出能量，無異於發明“人造太陽”，為人類提供無限清潔的能源。受控熱核聚變反應的途徑之壹，就是制造托卡馬克磁容器。科學家在該裝置上研究發現，可以把氘氚的聚變燃料加熱到幾億攝氏度的高溫區，然後發生大量聚變反應。
“稱我們的EAST是人造太陽，可能會造成公眾的曲解。EAST進行的與未來聚變堆相關的工程和物理問題的探索性實驗研究，是要為未來穩態、安全、高效先進聚變堆的物理和工程技術基礎作貢獻，但要建造在地球上的受控熱核聚變反應堆或核聚變電站，能像太陽壹樣通過核聚變反應放出能量，進而實現商業化發電，那大約是50年後的事。”萬元熙實事求是地解釋。
EAST是英文Experimental Advanced Superconducting Tokamak（實驗的、先進的超導托卡馬克）的縮寫，原意“東方”。它從1998年國家批準立項到今天通過驗收，如吸收天地山川之精華，今天才噴薄於東方的地平線。中科院等離子體物理研究所的團隊通過10年頑強拼搏，正在托起和明天壹樣輝煌的太陽。
萬元熙：老驥引領“新潮流”
雖然年齡68，萬元熙心態依然年輕，“我提出很多大膽的改革思路，年輕人說我不像是位老同誌。我引領‘新潮流’，是所裏第壹個貸款買車的。”
天柱山，“自己開車想上哪就上哪，多自由、多瀟灑呀！”
早年所裏分房，萬元熙廢除了領導加分的老規定，根據所裏未來的發展需求，把全所人員分成不同的群組，按其對所裏的貢獻打分，誰分數高誰就優先挑選房子，“群眾有自己辨別是非的能力，比如李建剛所長當時還只是個小年輕，打分下來他排隊很靠前，自然就分到了房子，現在也確實證明了他是研究所的中堅力量”。
萬元熙認為骨幹隊伍的穩定和凝聚牽壹發而動全身，要靠感情動人、待遇留人、事業凝人。“1995年，所裏遴選出15位大家公認的學科和技術帶頭人，給他們每人發壹張銀行卡，每個月打進1000元錢。當時研究所經濟拮據，造成壹些人才因囊中羞澀而流失，我們采取這壹措施是痛下決心。壹些骨幹拿到這1000元錢，說這樣要‘玩命’時在老婆孩子面前也硬氣了。”
和諧社會，應該人盡其才，才得其酬。“既然我是所長，就得對決策承擔責任。關鍵崗位上的熟練技工收入能否比研究員還高？關鍵要看他對研究所發展的貢獻。誰要吊兒郎當我也會拍桌子，當然事後我也會道歉。‘上山下鄉’那年月我啥苦頭沒吃過？我與任何人都可以很好地溝通。”
“理論物理講究做事出發點不能錯，工程要為物理研究服務，不要本末倒置，因強調工程的難度而影響實驗。所有工作都要落到實處，二級項、三級項，談得再漂亮也不行，先跟我談零級項。壹定要先判斷出最清晰的需求。”聽萬元熙這麽“強硬”的口氣，誰能相信他是胃切除4/5，至今還留有心肌梗塞病竈的人？
“很多決策包含著風險，如果硬要給我上綱上線，可能我就犯錯誤了，若不給我上綱上線，人家就說我英明決策。” 萬元熙笑曰。
早在20多年前，萬元熙就參加過托卡馬克的國際會議，“以前我們與發達國家有很大差距，出國口袋裏沒有壹點錢，根本談不上社交”。
2006年10月在成都舉行的國際聚變能會議，萬元熙作了開幕式上的第壹個報告，題為Overview of Progress of EAST Project and Future Plan。按過去的慣例，這壹般都是由世界上最先進的聚變研究所作報告。報告結束後大家熱烈提問，第二個提問的是美國教授Goldstone，他過去參加國際大會都會坐在第壹排，都會提出非常尖銳的問題，但他這次卻站了起來說：“我建議我們全體起立，為中國的EAST熱烈鼓掌祝賀！”
在國際聚變能的類似大會上，以前還沒有發生過700多位與會代表壹起，為某項科研成就的取得熱烈鼓掌，這次大家卻為EAST的成就***同鼓掌充分說明，我國科學家已成為該研究領域的VIP。
過去托卡馬克裝置多半是圓截面，但後來理論證明非圓截面的效果更好。萬元熙生平作的“最冒險”決定，就是要做全超導、非圓截面托卡馬克。“我的冒險有理論根據。壹是世界上已經有模型線圈作了相關實驗，證明托卡馬克可以承受壹定量的快速磁通變化；二是物理上也有其他可采用的辦法，能夠用來降低超導托卡馬克對其快速磁通變化的要求。就像是走路，如果前頭是壹面墻，人肯定穿越不過，但即使前面只有壹條小路，人也能夠通過，如果這面墻是紙糊的，人就很容易穿越。”
武松濤：陽光十足地“修行”
武松濤是等離子體所副所長，EAST的裝置主機負責人。“我1983年華中工學院畢業，專業是光學工程，如果始終停留在原有專業就走不到今天。大學只能是‘師傅引進門’，工作上‘修行’的道路更漫長，要在等離子體所幹好就必須懂得聚變，到處找這方面的書自學。”
武松濤找到壹本《受控熱核聚變實驗裝置概論》。油印講義因年代久遠已卷邊發毛，但扉頁上“中國科學技術大學四系”“壹九七九年十二月”字樣尚清晰可辨，“不記得當時是向誰借的，它只有上本沒有下本，我得到後如獲至寶，通宵達旦地看了好幾遍。”
武松濤參與聚變實驗裝置建設是在1990年。他寫的《HT-7主機改造工程的組織、協調與管理》發表在《科研管理》上。HT-7裝置建造成功後又及時提出建造超導托卡馬克EAST裝置。“中科院希望能有年輕的科研人員參與項目，所領導到院裏匯報工作有年輕人他們就高興，如果只是所領導自己，院領導就苦臉相對。我介入裝置總體設計，跟著霍裕平、萬元熙、翁佩德幾位老領導跑，他們都比我大20歲左右。我參加了院裏及國家組織的幾十次項目方案論證，我作總體方案這部分報告。有關部委領導看了HT-7U（EAST原名）都說，項目本身不錯，但工程要持續那麽久能否做到後續有人？大科學工程給了我成長的機會，我感謝老同誌對我的信任和培養。”
武松濤壹步壹個腳印走了過來。“我們腦子裏已逐漸把裝置各個關鍵部件的結構清晰化，從1998年到2001年，我們每年出壹本裝置設計的文集，既作為文獻把工作記錄下來，也給大家增加點壓力，思考未來的發展戰略。文集的序言都是我自己寫。”
聽說用2000萬美元就要建造全超導核聚變裝置，國外沒人相信，國內質疑的聲音也不絕於耳。每次方案匯報和論證都像是舌戰群儒，就是在這樣的不斷磨礪中，武松濤得到了鍛煉成長。
武松濤巧妙地借助國際合作平臺，為承擔EAST接著搞“熱身”。為合作夥伴美國得克薩斯大學核聚變研究中心設計制造新型等離子體物理實驗裝置，他帶領五人的壹個小組，前後用了兩年時間，圓滿完成了經費125萬美元的合作項目。“這是我國首次以技術方式向發達國家輸出托卡馬克聚變系統。美國能源部對這壹成功合作也很滿意，稱它是中美核聚變合作的新型的方式。它也是迄今為止中美聚變界最大的國際合作項目，對提高我們的自信心起到很大作用。”
2002年12月，武松濤因為壹天到晚不停地工作，突然嗓子疼得厲害，幾天之後幹脆成了“啞巴”，醫生診斷患了急性扁桃體炎，要他立即住院動手術。那時EAST正處於建設的關鍵期，他除了到醫院打點滴，每天照常上班。無可奈何的醫生只好在他病歷上作了“病人拒絕住院”的記錄。
“這在我們團隊根本算不了什麽。‘保證星期六不休息，星期天休息不保證’是我們不成文的作息守則。”武松濤說，“平時我總給人很陽光的感覺，但記得EAST立項壹年多時，有壹次我召集每周壹次的全體例會，因為項目推進得很慢而帶來壓力，我忍不住說：如果項目延緩進度或者出了差錯，我們不但愧對前輩，也愧對國家！當時我不由自主地哽咽了。大家好幾分鐘不說話，都感到我的動情之處，會後對我說，他們能體會我的壓力，大家會同舟***濟。”
2006年9月28日，EAST首次成功獲得高溫等離子體放電向媒體開放，李建剛所長找了武松濤壹下午，想把他推向“前臺”接受采訪，但武松濤卻如同“蒸發”了壹般，“我在辦公室，把衣服疊作枕頭就躺在沙發上睡著了。從吃午飯後壹直睡到傍晚。我將手機關掉，哪裏也不想去”。
“大學同學畢業後曾聚會過兩次，他們大多都已改行，其中經商的居多，目前還在搞科研的除我之外可能僅有壹位同學。同學聚會問我怎麽搞到聚變工程上來，還調侃說我是最有可能當院士的人。”武松濤笑了笑說：“眾所周知，大科學裝置的建造周期壹般都很長，如果壹個人耐不住寂寞，幹不了那麽長時間，就像跑馬拉松運動員沒有毅力似的，中途就會自行被淘汰出局。”
潘皖江：關乎“大腦毛細血管”
在EAST團隊中，潘皖江主要負責裝置絕緣結構的設計以及絕緣子的研制。
武松濤等早年在外國參觀過托卡馬克的絕緣子，但外國根本不願意透露研制技術，每個絕緣子報價高達1400~1600美金，如果EAST需要600個絕緣子，就意味著僅此壹項的花費就需要約90萬美金。
1997年夏天，由武松濤出面遊說，校友潘皖江就被趕上了架。潘皖江1989年華中工學院金屬材料及熱處理專業畢業，在等離子體所研制中心工作的幾年裏，也參與過壹些絕緣材料的研制。
從俄羅斯T-7上拆卸的絕緣子，陶瓷材料不符合EAST裝置的要求，他們想在國內尋找合作夥伴做絕緣材料，但相關單位不是因為工藝不能解決，就是因為經濟效益的考慮，都不願揀超導體絕緣材料這個“燙手的山芋”。當時31歲的潘皖江雖然還缺乏歷練，但逼上梁山，只好自己做復合材料。
“高大明老師去國外訪問時拿回壹個樣品，我們把它當寶貝似的，小心翼翼地不敢動，充其量是用X光為其拍照，但後來測試出它是壞的。詢問外國的絕緣子價格，不僅貴得嚇人，還不讓測試性能。”
萬元熙打過壹個形象的比方，EAST裏用的絕緣子就相當於人體大腦的毛細血管，哪怕其中壹個毛細血管破裂，人可能就會腦癱瘓。所以，600多個絕緣子都要嚴格要求質量、嚴格加以測試。
“絕緣子前後研發了3年，自己做了兩年。我們只能自力更生，在實踐中摸索著幹。”潘皖江輕描淡寫地，壹句話就帶過了10年的歷史。
潘皖江原創的“金點子”，是提出“液態樹脂低溫氦密封電流引線”的辦法。
EAST在2006年初第壹次調試，所有引線都發現電流引線外漏的情況。問題如不及時解決，可能導致超導磁體損毀，從而導致整個裝置失效。萬元熙和武松濤認為潘皖江提出的想法很新穎，值得嘗試。從下午五點鐘開始做，到七點半就出效果，從根本上解決了EAST的真空問題。“其他人可能受所學專業局限，想用強度很高的材料將外頭的引線固化住，我是求異思維。”潘皖江還是輕描淡寫，“後來開總結大會，萬元熙總經理說我的主意不錯，應該‘重獎’，給了我1500元的額外獎勵。”
EAST第二次調試低溫超導出現了內漏，大家又想到了潘皖江。他采用真空管，兩天就解決了問題。
在EAST的工作中，潘皖江等人摸索出的壹些新工藝、新方法都在申請專利之中，“很多人在跟蹤我們的技術。我們研制絕緣子的成功率也很高，對外說我們的成功率達到90%，人家壹般不相信，怎麽可能那麽高呢？我還沒好意思跟他們說，我們的成功率甚至高達99%呢！”
高大明：抓質量就是“摳問題”
EAST的主要構成部分是超導磁體，為了節省項目經費，本來已和美國的壹個科研機構商談提供超導或電纜，但因李文和事件的突發使得這壹合作可能中斷。考慮到蘇聯因為解體，大加速器項目暫時擱淺，於是合作的指向自然掉轉到俄羅斯。主管設計的副總經理翁佩德與俄羅斯聯系，對方說倉庫裏有很多超導股線，但是放置的時間很長了，性能究竟怎麽樣不好說，但可以便宜點賣。
“柳暗花明又壹村”，讓大家眼前壹亮。時值2001年春節前夕，所裏趕緊組織8個人兵分兩路，壹路由陳灼民帶隊，壹路由高大明帶隊。
陳灼民等人在塵封的倉庫裏，除了要把所有超導股線壹團壹團地全部倒出，還要測試每團線的3R性能。超導絲團和車輪子差不多大，他們足足折騰了三四個月，總算挑出4500多根、20噸參數能匹配的超導股線。最後，高大明坐鎮指揮另壹路兵馬，在電纜研究所將這些超導股線絞纜。運回國內的成型電纜都是600多米長，最終用較少的錢買回了EAST重要的也是合格的材料。
此前，高大明和EAST研究中心主任陳思躍考察俄羅斯電纜所發現，該所雖然生產過800米的銅纜，但僅僅是驗證工藝，從來沒有連續、滿負荷地生產過批量的超導導體。由於穿管導體內部充滿液氦才能實現超導，必須對套管焊縫質量提出嚴格要求。超導導體的鋼管焊接需要很好的技術，沒有焊透不行，若焊得太透鋼管就會鼓出壹團，按什麽標準來控制呢？高大明來回摳問題，總算得到壹些比較關鍵的技術標準。
2001年8月26日，600米穿管超導導體（CICC）生產線建成，並成功生產出第壹根銅纜導體。EAST所有超導磁體需要的導體都由這條生產線生產。從俄羅斯高能所購買的0.85毫米直徑的超導股線，按照設計絞制成直徑約20毫米的超導電纜，在這條生產線上穿入用特種高強度不銹鋼管焊接成的長達600米的套管。
在總工藝師高大明指導下建成的CICC生產線，為EAST的超導磁體繞制、超導磁體實驗等奠定了基礎。
“嚴格管理是我們團隊的特點。搞大科學工程本身就有很大風險，必須建立嚴格的質量管理體系。ISO9000標準的核心就是要文件化，實行過程控制，防患於未然。2000年底我們終於建成了EAST的質量管理體系。”高大明說。
高大明1978年從東北第壹機械廠調來，“那時正是‘科學的春天’，受我們這個年齡段的人的理想主義教育影響，我就想紮紮實實為國家作貢獻。搞大科學工程不像是在居裏夫人時代，兩三個人在地下室晃壹晃化學瓶子，或許就可以搞出成果，我們EAST團隊最註重的是團結協作。”高大明介紹說，“現在參加國際ITER計劃，因為我們有全過程搞超導托卡馬克裝置的經驗和技術積累，在國際舞臺上說話的聲音也響亮了。”
“我們的學生在國外，別人問起EAST怎麽做，他完全可以應答如流。過去發達國家與我們合作純粹是為了省點加工費用，現在我們EAST的整套經驗對它們有用。”高大明打了個比喻，“這就像壹位研究生雖然考試只七八十分，但和壹位小學生考試得壹百分，水平肯定不在壹個檔次。”
吳傑峰：施工現場“魂牽夢繞”
在俄羅斯轉移的T-7上作物理實驗，必須作許多技術改造。如它要多開窗口，才能實現ECRH、離子回旋等輔助加熱；要了解等離子體的參數，必須要有相應的診斷窗口、實現抽真空的抽氣窗口。總***要開100多個窗口。
吳傑峰1988年7月華中理工大學機械工程系畢業，就被分配到等離子體所的研制中心，他早年當過焊接項目負責人，現為研制中心主任。“真空室窗口原來只有12個，要改造到48個。管道***有3000個接頭需要焊接，有壹個產生漏焊、虛焊都非常可怕，氦氣就可能跑到真空裏，使外杜瓦變成大冰塊。為把好質量關，我經常要鉆進真空室，744毫米的直徑，操作的焊工在這狹小的空間裏頭，無論仰焊、側焊、橫焊，都比較困難。”
超導線圈繞制是全新課題，高大明1998年帶著吳傑峰等出國考察線圈繞控，1999年就自主研發出了“替代材料管內電纜導體”，接著繞制出D型線圈。“鎧裝導體的無張力連繞技術”獲得了發明專利，繞線機獲得了新型設計專利。
2002年2月做出第壹條真正的超導導體，2003年8月做完58根、總***34公裏的鎧裝電纜導體，“我們在現場抓質量和進度，最初40天做成壹根導體，後來5天就能做成壹根，壹是技術操作大家已經熟練，二是批量生產采用了計件式的管理。壹年半做完全部58根導體，是目前在國際上做得最多、速度也最快的。”
做EAST的超導磁體非能等閑視之。首先要建特種繞線車間、絕緣子真空壓力浸漬車間等。研制中心進行了諸多技術集成和工藝上的探索。超導磁體34公裏***3500多個接頭，研制中心壹次焊接合格率達到98%，超過了壹級焊縫的標準。“從確保質量考慮，我們每次焊前都要試焊3次，連剛換了瓶氣體也要先試焊3次。”
低溫容器的密封度要求高，研制中心采用了內窺鏡、滲透、超聲等6種檢測技術，“容器絕對不能出現泄漏。我們能想到的檢測方法基本都采用了，只要壹個方法未通過就得重來。因為哪怕壹個焊頭出問題，就可能陷入和別國的托卡馬克壹樣尷尬的情況：真空上不去，低溫下不來” 。
吳傑峰說，“檢測出了某些問題，無論是我還是焊接的工人，睡覺都不踏實，可能睡夢中會突然翻身起來，說：哦，問題是不是出在那裏！就趕緊披衣從家裏跑到現場。”
白紅宇：科研路上的感情“流量”
EAST有兩個大規模低溫超導磁體系統，超導線圈有好幾個流體通道，必須通過控制保證其流量的分配。超導磁體要在4.5K下運行，低溫制冷系統是冷卻超導磁體及保證磁體運行在工作溫度不可或缺的子系統。該系統不僅體積龐大，而且工藝技術復雜，“委托國外公司制造不僅時間周期較長，而且報價也相當昂貴，我們只好自己動手做”。白紅宇說。
白紅宇“自己動手做”做得非常好。“低溫流量計先是買了個美國的，發現用它測量數據並不準，我們也自己動手做出來。”
在EAST的低溫下傳統流量計已經“失靈”，也可以用超聲波的辦法做，但先前國內沒有人做過，誰要做就要有條件去標定它。“因為EAST用的是循環的氦，在這樣條件下的流量計用戶太少，企業從經濟效益考慮認為得不償失，也就不願意做。我們自己做出來，不但可以做些對比，還可以標定，做出來非常準確。現也有用戶提出要我們為他們做這種低溫流量計。”
白紅宇1993年西安交大低溫工程專業畢業，1997年考上在職研究生後剛上了壹年，研究所聯系到去德國進修低溫超導的機會，就把白紅宇作為“馬普學者”派去。
正好趕上德國大型超導聚變實驗裝置的模型線圈測試，“本來我去那裏可以專門學習德語，但我想參加裝置測試的機會更難得，就放棄了”。“我從德國回來，是把德國的1.2千瓦制冷機經改造後用於EAST，還是自己研發大型制冷系統，大家最初有爭議，我認為1.2千瓦的‘小馬’拉不了EAST‘大車’，堅持要自己做制冷機。先是做到1.5千瓦，後來做到了2.4千瓦”。
除了要把制冷機做好，還要做好冷卻對象，回路設計還要考慮到合理設計液氦流量。白紅宇經過對國內外的多方考察，確定膨脹機從國外買；壓縮機用國產的；換熱器通過國內的招標，從3個生產廠家中尋找最優化的設計和價格。2.4千瓦的制冷系統最終只花了2000萬元。
“全部交給國外做肯定要多花錢。現在我們這樣做雖然成功了，但當時卻冒了很大的風險和壓力。特別是去年初對裝置的降溫實驗，畢竟是第壹次調試，低溫系統涉及到的問題實在太多，大家對裝置的性能也不熟悉。好在這壹切我們都挺過來了。”
大學剛畢業時，白紅宇還未曾聽說家鄉湖南鼎鼎大名的遠大空調，“遠大空調是後來才起步並且做普冷的。我們那屆低溫班的30多位同學畢業，後來真正從事低溫的只有幾個，很多同學都轉到了空調方面。我和同學之間聯系不多，壹是合肥比較偏僻，二是我天性專註於搞研究，不太擅長交際。雖然北京、上海對人才有很大吸引力，但像EAST這麽大的項目，才是適合我搞科研的大平臺。我從2000年正式參加，到2006年EAST調試實驗成功，我非常慶幸自己有機會參與，而且從頭做到尾。”
正是這些獻身科學的人們，托起了明天輝煌的太陽！