徽档今读·档案里的安徽 | 从追光到聚变:合肥大科学装置的崛起之路

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  1989年4月26日,合肥西郊的国家同步辐射实验室迎来了决定性的总调光时刻。从首次向储存环注入电子束流到获得稳定的储存束流,产生很强的同步辐射,仅用时23小时,创造了当时世界同步辐射加速器调试出光的最快纪录。随着第一束璀璨的同步辐射光在实验室亮起,现场所有见证者无不心潮澎湃,热泪盈眶。

  合肥光源出光(中国科学技术大学档案文博院 供图)

  这束光,标志着中国在同步辐射领域实现了从无到有的重大突破。它照亮了一条立足国内、自力更生的科技攻关之路,也悄然拉开了合肥布局和建设大科学装置集群的宏伟序幕。

  近半个世纪后的今天,当我们翻开安徽省档案馆的卷宗,这段从一束光的诞生,到一群“国之重器”的拔地而起的历史,清晰浮现。从我国首个国家级实验室的建成,到同步辐射光源、稳态强磁场、全超导托卡马克等世界级科研设施在此汇聚成群,安徽完成了从“零基础”艰难起步,到奋力打造具有重要影响力的科技创新策源地和新兴产业聚集地的关键跨越。

  破土:中国第一个国家级实验室的诞生

  “不管国家经济多么困难,就是卖了裤子,也要建设好合肥同步辐射加速器。”

  1982年春天,时任国务院副总理方毅来中国科大考察,说出了这句后来被无数次引用的承诺。这句话成为国家意志的铿锵回响,也化作科研人员最坚韧的精神支撑。

  时间回拨到1977年。全国科学大会召开前夕,中国科大代表团提交了一份超前而充满远见的建议书——建造“合肥同步辐射加速器”。彼时的中国,同步辐射光源尚属完全空白,相关研究几乎为零。而发达国家已在这一前沿领域展开激烈竞赛。

  同步辐射光源是什么?它是探索微观世界的“慧眼”,比传统实验室光源亮上亿倍,波长覆盖范围更广,能将原本使用传统X光机需要几个月才能完成的实验压缩到几分钟。从新材料研发到生命科学,从能源转化到环境保护,它都是不可或缺的研究利器。在那个百废待兴的年代,提出建设如此复杂的大科学装置,需要何等的勇气与远见。

  1978年3月,全国科学大会召开。邓小平明确提出“科学技术是生产力”,中国科学界迎来“科学的春天”。同年,中国科学院正式批准在合肥建设电子同步辐射加速器预研项目。一支仅有二十多人的年轻团队迅速集结,成员中有学成归来的“海归”,有刚留校的青年学者。他们抱着“为国家争气”的共同信念,开始了最初的探索。

  1983年4月8日,国家计委关于建设国家同步辐射实验室的复函(中国科学技术大学档案文博院 供图)

  1983年4月8日,国家计委正式发文批准建设“国家同步辐射实验室”。新中国第一个国家级实验室落地合肥,中国同步辐射领域迈出了从无到有的关键一步。

  追光:自力更生与“中国速度”

  建设之路远比想象中艰难。同步辐射装置是涉及粒子物理、微波技术、超高真空等数十个学科,技术集成度极高。而当时中国的工业基础薄弱,许多关键设备国内无法生产,国际上又面临技术封锁。

  加速管是直线加速器的核心部件,当时国内尚无加工制造单位。从美国购买一根3米长的旧加速管,需要8万美元——在那个年代,无异于天文数字。实验室做出了艰难却坚定的决定——买不来,就自己造。

  一场自力更生的攻坚战全面打响。有人放弃出国深造,有人抱被子住在调试现场,有人为解决技术难题连续三天不睡觉,有人在深山驻厂数月……正是凭着这股“不负春天、不负使命”的劲头,这支年轻的团队用三年预研,创造了中国加速器史上的四个第一:建成了30MeV我国当时最高能量的电子直线加速器;国内第一块超高精度大型弯转磁铁;第一块聚焦四极磁铁;一段近储存环十分之一超高真空系统。同时,他们还独立完成了800MeV同步辐射加速器的物理设计。

  付出终得回报。1989年4月26日,中国第一个专用同步辐射装置正式建成并调试出光。更令国际同行惊叹的是,从第一次向储存环注入电子束流到获得稳定的储存束流、产生强同步辐射光,整个调试过程仅用了23小时,创造了世界同步辐射加速器调试出光的最快纪录,被誉为“中国速度”。

  国家同步辐射实验室(资料图片)

  1991年12月,国家同步辐射实验室通过国家鉴定验收,我国第一个专用同步辐射光源全面建成。安徽省档案馆保存的一份《安徽省工人先锋号登记表》还原了那段筚路蓝缕的征程:项目历时14年,完全依靠中国自己的力量,建成了当时国际先进水平的800MeV储存环及配套的直线加速器,并同步建设了多条光束线与实验站。国家鉴定认为,主要性能指标达到国际先进水平,填补了我国高科技领域的一项空白,使我国在国际同步辐射界占有了一席之地。

  这份由自力更生铸就的卓越,随后获得了国家最高级别的认可:1992年,荣获中国科学院科技进步特等奖;1995年,再获国家科技进步奖一等奖。这束源自合肥的光,照亮了新中国第一个国家级实验室,更照亮了中国尖端科技攀登世界高峰的道路。

  聚变:大科学装置集群的崛起与协同

  一粒种子可以催生一片森林。国家同步辐射实验室的成功建设与卓越运行,证明了合肥能够承载、运行好大科学装置,也为更多“国之重器”的落子铺就了坚实路基。合肥的大科学版图,由此开启了从“一束星光”向“群星璀璨”的演进。

  升级改造后的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)

  在这片科学星空中,EAST(全超导托卡马克核聚变实验装置)——“人造太阳”,无疑是最耀眼的星辰之一。它的诞生史同样是一部写满自力更生的科技史诗。安徽省档案馆的一份2007年《安徽省先进集体登记表》记录了这段攻坚岁月:在经费紧张,国内相关工业基础薄弱,国际上封锁关键技术的情况下,EAST团队全体成员……经过8年多的努力,完成全部工程任务……独立自主加工制造了超导托卡马克所有核心部件和绝大多数的关键设备,其自主研发部分大于90%。EAST的研发成功,使中国在探索未来终极能源的超导聚变领域,一举占据了世界前沿阵地。

  档案还勾勒出激动人心的细节:EAST团队自主生产了总长度达35公里的大电流CICC导体,产量世界第一;发展的大型超导磁体技术等65项关键新技术均属国内首创、国际先进。国际聚变界权威组成的顾问委员会评价道:“EAST是全世界聚变工程的非凡业绩,是全世界聚变能开发的杰出成就和重要里程碑。”

  由于EAST采用了与国际热核聚变实验堆(ITER)相同的技术路线,它的成功使中国得以平等、自信地全面参与这一迄今最大的国际科技合作计划。

  稳态强磁场42.02万高速水冷磁体

  与此同时,稳态强磁场实验装置于2017年通过国家验收,其产生的稳态强磁场强度多次刷新世界纪录,使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有此类装置的国家。

  自此,以国家同步辐射实验室、EAST、稳态强磁场装置为三大核心支柱,一个特色鲜明、功能互补、相互支撑的大科学装置集群在合肥巍然成型。它们绝非简单的物理叠加,而是在技术上血脉相通,在科学目标上遥相呼应,产生了“1+1>2”的深刻协同。

  2011年,合肥物质科学技术中心正式揭牌;2014年,该中心升级为中国科学院合肥大科学中心。合肥大科学装置性能不断提升,全超导托卡马克、稳态强磁场装置多次刷新世界纪录,第二代合肥光源运行开放达到国际先进水平。一项项重大原创成果于此泉涌,一代代青年科技人才于此成长。更为重要的是,多装置联合作战的强大研究合力已经形成,共同指向那些关乎人类未来的根本性科学命题。

  永续:面向未来的创新策源

  科技攀登,永无止境。如今,第二代合肥光源每年运行超过7000小时,开机率优于99%,为国内外团队提供优质实验机时超40000小时,支撑他们在《科学》《自然》等顶尖期刊发表一系列重要成果时,而更具前瞻性的新蓝图已经绘就。

  新一代的“追光者”正致力于建造下一代“超级显微镜”——合肥先进光源。这是世界最前沿的第四代同步辐射光源。亮度将跃升两个数量级,具备极高的相干性与时空分辨能力,能让科学家直观“看见”纳米乃至原子尺度下物质的瞬时动态,有望在物质科学、生命科学等领域引发根本性的认知突破。

  合肥先进光源设计效果图

  2023年9月20日,在合肥未来大科学城,合肥先进光源国家重大科技基础设施项目及配套工程正式启动。这项“大国重器”从规划图纸迈向施工建设的新阶段。

  这束面向未来的“先进光源”并非孤例。在合肥,从建成、在建到前瞻谋划的大科学装置已达13个,其中包括紧凑型聚变能实验装置(BEST)、聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)等。它们在核聚变、先进光源、强磁场等战略方向,构成了“建成一批、建设一批、预研一批”的梯次衔接、迭代发展的格局。如今,合肥已经成为全国大科学装置布局最密集的区域之一,一座面向未来的科学之城正拔地而起。

  从1983年的一纸批复,到今日世界瞩目的大科学装置集群;从20多人的筚路蓝缕,到汇聚数千名科研人员的国家战略科技力量;从追赶世界先进水平,到在核聚变、量子信息等前沿领域并跑甚至领跑——合肥,完成了一场深刻而华丽的科技蜕变与城市升华。

  如今,在合肥综合性国家科学中心的宏大框架下,创新的脉动愈发强劲。那些高耸的实验大厅、交织的管线与精密的仪器,不仅是探索未知的国之重器,更已熔铸为这座城市最坚实、最昂扬的精神坐标。它们所代表的是勇攀极限的胆识、甘坐冷凳的坚守、协同攻坚的智慧、向世界开放的胸怀。正是这样的精神持续转化为驱动安徽高质量发展的核心力量,也为建设世界科技强国注入了坚实而活跃的安徽动能。

  从追随光,到成为光。这条始于1978年春天、铭刻于档案卷宗之中的征程,仍在向着更璀璨的未来,坚定延伸。


  策划:黄娜娜

  撰稿:安征 张昱璇

  脚本:张昱璇

  拍摄:王子麟

  出镜:陶冠宇

  剪辑:王子麟

  设计:周纪萌

  排版:张胜志

编辑: 黄曼曼

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