“人造太阳”上的这些“超级材料”是中国制造的

“超高温”和“超低温”并存，“超强磁场”和“超高电流”齐头并进。为了在地球上创造“人造太阳”，它必须由具有极其特殊性能的材料来承载。春节前夕，记者走进中科院合肥材料科学研究所，从零开始听到了一个又一个中国“超级材料”的故事。

产生核聚变反应需要几千万摄氏度甚至上亿摄氏度，对于常规材料来说是无法承受的。一个可行的解决办法是用磁力把它约束在“磁笼”里。但产生强磁场需要“超强电流”，耗电量是普通家用空调的几千甚至几万倍，会产生巨大的热量，烧坏普通导体。

“超导是一种在特殊条件下电阻为零的材料。利用这一特性可以避免导体发热，实现“人造太阳”的长期运行。”中国工程院院士李建刚表示，当中国开始开发“人造太阳”时，超导技术被控制在少数发达国家手中，他们从国外购买超导材料，其中一些国家食言不卖，而另一些国家提供高价，只卖三流产品。

“当时，该国的工业基础薄弱，研究经费不足。当我们遇到材料‘卡脖子’的时候，我们决定自己动手。”李建刚院士表示，在建设和发展的同时，他们在建设全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的过程中开发了60多项关键技术，所需超导、低温等尖端材料的90%都是在自己的工厂车间经过自己的努力和逐步试制的。

从超导材料、超导接头、超导接线到大型磁体系统，经过大约20年的不断努力，中国现在已经拥有世界先进的超导技术。“可以说，‘人造太阳’的发展也推动了中国超导材料产业20年。”中国科学院合肥材料科学研究所副所长、等离子体物理研究所所长宋运涛表示，中国已成为世界上最大的超导材料出口国，并已成为“卡住”物体的主要供应商。

“几亿度的火球，烧什么烧。”中国科学院合肥材料科学研究所等离子体物理研究所的王腾博士说，“人造太阳”的腔壁材料是另一个难点。虽然有强磁场约束，但一些“不听话”的高温等离子体会逃逸，对墙体造成破坏。

“EAST初期使用石墨材料，热负荷能力达到每平方米1 MW。”王腾说，现在墙体材料已经发展到第三代，已经变成了自己开发的钨铜合金材料，热负荷能力提高到了每平方米20 MW。

不久前，外径超过11米、总重量超过400吨的极场线圈6 (PF6)在法国国际热核实验堆通过了最终验收测试。中国科学院合肥材料科学研究所研制的PF6是世界上最重、技术难度最高的超导磁体。

“我们花了六年时间独立开发PF6。没有这个艰难的过程，就不会有今天的进步。核心技术一定要牢牢掌握在自己手里。不来，买不到，要不到。”宋运涛说。

从无到有，艰苦奋斗，自力更生，自强不息，科学家的精神成为支撑“人造太阳”的“核心超级物质”。

“未来的核聚变电站可能需要一年365天、一天24小时运行，这就需要更多更强的‘超级材料’。”李建刚院士表示，这是研制“人造太阳”最大的技术难题，也是新阶段科研人员集中攻关的方向。