科学岛“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)再创世界纪录。中国科大“祖冲之三号”刷新超导量子计算最强优越性…… 安徽面向新阶段新要求,强化高质量科技供给,一批“国字号”实验室和大科学装置,勇攀科技高峰,实现并跑、领跑。科技界和产业界以“人生能有几回搏”的劲头,奋力在科技创新和产业创新上走在前列。
这些年来,国家系统布局关键创新资源,各省市加大创新投入,广大科技工作者胸怀“国之大者”,把准国家所需、未来所向,勇闯科技“无人区”,一大批闪耀着中国智慧、凝聚着中国力量的“大国重器”,结出了令人目不暇接的科技创新硕果。这背后,是我国对高水平科技自立自强的不懈追求。科技创新的国之利器频频上新,带动关键核心技术不断突破,培育涌现出更多优秀科技人才,形成更多重大科技成果,汇聚成为中国高质量发展的满满底气。
“大国重器”接力“晒”,代表委员谈创新。构建协同高效的决策指挥体系和组织实施体系,盘活市场资源,不断激发科技人才的蓬勃创新热情,形成“大国重器”科技创新的强大合力。随着越来越多的具有战略意义的重大科技成果走下“蓝图”、化为现实,新时代将越发活力奔涌、动能澎湃,新质生产力在神州大地加速涌流,将为实现中国式现代化提供强大支撑。(吴晓征)
“拉索”:仰望宇宙的眼睛
■ 四川日报全媒体记者 宁宁 高杲
高海拔宇宙线观测站(LHAASO,又称“拉索”)位于四川稻城海子山,是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置,是“十二五”国家重大科技基础设施。“拉索”是由电磁粒子探测器、缪子探测器、水切伦科夫探测器、广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列,其核心科学目标是探索高能宇宙线起源,并开展相关的高能辐射、天体演化、暗物质分布等基础研究。
近日,一项最新科学进展从“拉索”传来:它成功捕捉到脉冲星尾部区域的超高能伽马射线辐射,这是科学家在世界上首次探测到弓形激波脉冲星尾部的伽马射线辐射,预示着脉冲星尾部区域存在强劲的粒子加速过程,相关研究成果发表于《创新》杂志。
宇宙线是来自宇宙空间的高能带电粒子,主要由质子和多种元素的原子核组成,由于它携带着宇宙起源、天体演化等重要科学信息,因此,研究宇宙线及其起源是探索宇宙的重要途径,也是当今最为重要的科学前沿课题之一。
“拉索”的作用就是接收宇宙线,把收集到的信息传递给科学家,让他们解开宇宙起源、天体演化等谜题。虽然听上去十分简单,但“拉索”面临的挑战却十分艰巨。
由于宇宙线容易受到大气层的影响,因此,宇宙线观测站需要建在空气稀薄的高海拔地域。为给“拉索”找个合适的地方,“拉索”首席科学家曹臻花了5年时间,带领团队跑遍了西藏、青海、云南、四川等地,最终选择了四川稻城海子山。
海子山上地貌复杂,高寒缺氧,这给“拉索”的建设造成了极大的影响。参与“拉索”项目建设的吴超勇记得,有时候太冷,无法进行混凝土施工,一年施工建设的时间仅有6个月。为克服环境对工程的影响,曹臻等人提出了“边建设,边运行”的思路。
2020年1月,就在他们刚刚建成一半阵列的时候,“超出人们想象”的高能粒子降临在这个尚未完全成型的“圆盘”上。科研人员通过“拉索”发现,银河系内普遍存在能够将粒子能量加速超过1拍电子伏特的超高能宇宙线加速器。2021年5月17日,成果发表于《自然》杂志,被杂志社专业副主编评价为“真正的突破”和“新时代的开始”。
2024年2月26日,《科学通报》以封面文章的形式发表了一项关于高能宇宙线起源的重要成果。利用“拉索”的观测数据,我国科研人员在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构,在国际上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线的起源天体,这是迄今人们能够认证的第一个超级宇宙线加速源。
不久前,“拉索”迎来一位“新住户”——大型超高能伽马源立体跟踪装置(LACT)项目,它将为“拉索”仰望宇宙的“双眼”配备上“高清望远镜”,继续叩问宇宙线起源这一“世纪之谜”。
全国政协委员、中核集团聚变领域首席科学家段旭如:
加强协同创新
培育人才队伍
坐落于四川成都的新一代“人造太阳”——中国环流三号是目前我国规模最大、参数最高的先进托卡马克装置,由中核集团核工业西南物理研究院自主设计、建造和运行,装置总高8.39米,直径8米,等离子体离子温度可达1.5亿摄氏度,是太阳核心温度的10倍。
自2020年建成后,中国环流三号装置运行参数快速提升,多次刷新我国可控核聚变装置运行新纪录。2023年12月,中国环流三号作为国际热核聚变实验堆(ITER)卫星装置面向全球开放,邀请全世界科学家来中国集智攻关。自全球开放以来,中国环流三号取得了一系列国际领先成果,如2024年在国际上率先演示和验证了高功率加热条件下的多种先进偏滤器位形、首次发现并实现了一种可提升核聚变装置运行控制能力的先进磁场结构、实现超过150万安培等离子体电流运行等。
在人类面临气候变化、能源转型等重大挑战的前提下,迫切需要发展前沿颠覆性技术,其中,聚变能被认为是人类未来的理想能源。未来要加强协同创新,尤其是开展有组织的科研和技术攻关,提升科技攻关效率,要充分发挥国资央企的科技创新主体作用,依托相关企业产业链、供应链优势,组建创新联合体,促进企业主导的“产学研用”协同创新。要不断探索优化创新范式,打造创新科技金融支持体系,鼓励商业资本积极参与和投入行业关键技术研发,形成开放包容、鼓励原创的新局面。要加强前沿先进技术的交叉融合,突破学科边界。例如通过结合高温超导、人工智能、机器人、先进材料等一批先进技术,有望解决未来聚变堆设计、建造、运行面临的一系列技术难题,加速聚变能源研发进程。要强化人才队伍培育,注重复合型人才、战略科学家等的培养。例如核聚变涉及等离子体物理、材料科学、工程技术、计算机科学等多个学科领域,复合型人才可为聚变能研发不断注入新的活力。
“人造太阳”:加速点燃未来能源梦想
■ 安徽日报记者 鹿嘉惠 范孝东
全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),有“人造太阳”之称,是中国自主设计和建造的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置,由中国科学院合肥物质科学研究院建设运行。装置由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。
近日,位于合肥科学岛的EAST装置正在进行降温抽真空,为即将开启的国内外联合实验做准备。在等离子体所实验室里,研究人员正紧盯着屏幕实时监测EAST装置真空系统的运行状况。
EAST装置高约11米、直径约8米、重400余吨,形如“巨罐”。一个多月前,这个“大家伙”刚刷新世界纪录,首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”。这一突破标志我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越,距离实现聚变发电又近一步。
太阳之所以能发光发热,是因为内部的核聚变反应。如果能在地球上造一个“太阳”来发电,就如同拥有了一座原料不竭且无污染的发电厂,从而实现水清天蓝、能源“永续”。
EAST装置全称为全超导托卡马克核聚变实验装置,因其拥有类似太阳的核聚变反应机制,也被称为“人造太阳”。
真空课题组的负责人左桂忠研究员在等离子体所工作了12年,见证了“人造太阳”从30秒高约束模,到今年的1066秒高约束模突破,每一次突破都有他和团队的全力以赴。
“装置运行时,上亿摄氏度高温等离子体,不仅损伤第一壁材料,还会引起杂质溅射、燃料滞留及再循环,严重制约长脉冲高参数等离子体运行。”左桂忠介绍,团队通过自主创新,研发了大抽速、大容量低温泵,发展超声分子束、弹丸注入等先进加料技术,率先开展了锂、硼等低Z材料调控EAST装置器壁环境实验,提升了真空系统性能,解决了长脉冲等离子体获得过程中杂质、燃料粒子再循环同步控制难题。
像这样的自主创新,在装置里还有很多。EAST装置上有核心技术200多项、专利2000余项,近百万个零部件协同工作。
“超高温”“超低温”“超强磁场”是实现聚变点火的几个难点。为了实现核聚变条件,等离子体核心温度要达到1亿摄氏度甚至更高,运行时需要16000安培超大电流,承载这一电流的线圈要在零下269摄氏度的温度下工作,而运行时产生的磁场强度达到了地球磁场强度的约7万倍。
历经几代人接续研发,持续攻关。自2006年EAST建成运行以来,已经开展了20余轮物理实验,等离子体运行次数超过15万次,长脉冲高约束模运行先后跨越60秒、100秒、400秒等重大里程碑。
全国人大代表、中国科学院量子信息重点实验室副主任郭国平:
加速量子计算技术从“书架”走向“货架”
量子计算作为下一代信息革命的核心技术,凭借其指数级算力优势,已成为全球科技竞争的战略高地。当前,全球量子计算产业正处于从实验室研究迈向落地应用探索阶段。
量子计算的规模化应用依赖于关键核心技术的持续突破。我国已在超导量子计算技术路线实现全链条自主可控,先后攻克中国第一套自主量子计算机测控系统、第一个自主量子计算机操作系统等关键节点,初步构建起完整的自主技术体系。
但量子比特的稳定性、纠错能力及规模化扩展仍是行业内亟待攻克的关键共性难题,需进一步聚焦量子芯片、测控系统、极低温环境支撑系统等核心环节,推动量子比特数量与质量的同步提升。为量子计算从实验室走向产业化筑牢根基。
深化产学研协同创新也是加速技术转化的关键路径,应积极推进企业与高校、科研院所的协作机制,发挥行业领军企业的引领支撑作用,牵头组建创新联合体,探索“企业出题、共同解题、企业验收”等新型组织模式,实现关键核心技术突破。
国家超算长沙中心:从算力高手到城市赋能先锋
■ 湖南日报记者 王铭俊
2010年,国家超级计算长沙中心落地,成为科技部批准建立的全国第三家、中西部第一家国家超级计算中心,拥有“天河”系列超级计算机、“天河·天马”计算集群等计算平台。2022年建成的天河新一代主机系统采用全国产设备,算力水平国内领先、国际先进。
2月28日,周五早高峰,一位目光如炬的“超级侦探”,早已“睁大双眼”,分析着星城湖南长沙的各项交通运行数据。
“超级侦探”名叫CS-DeepSeek,是湖南首个城市级应用。在交通引导上,它目标明确——像闪电一样,识别出拥堵路段的潜在风险,把消息传递给交通管理部门,方便其决策。
作为城市级应用,它的功能将延伸至社会服务、运行安全等多领域、多行业。其背后,是国家超级计算长沙中心强大的算力、算据与DeepSeek算法的深度融合。
长沙是我国超级计算机的故乡。2010年,国家超级计算长沙中心落地,采用“天河一号”主机系统,至新一代主机采用前,为40个领域2000余个用户提供高性能计算、大数据和人工智能等服务。
2022年10月,“天河新一代”主机系统启动运行,双精度浮点峰值计算性能达200P Flops,是前一代的150倍,算力水平达到国际先进、国内领先。
很快,国家超级计算长沙中心就拿到一项世界冠军。
2024年11月,国际权威榜单Graph500排名公布,国家超级计算长沙中心的“天河”超级计算机,以最强性能功耗比名列小数据图计算能效全球榜单第一。
“这意味着国产‘天河’超算具备了高性能、经济实用、节能高效的突出优势。”国家超级计算长沙中心副主任彭绍亮介绍。
筑牢算力底座,国家超级计算长沙中心在赋能政府服务、产业发展方面,呈现出蓬勃的生命力——
牵头研发的湖南省算力调度和综合管理平台,初步构建了全省可调度的算力资源池;支撑湖南建设全国首个省级遥感影像统筹管理与服务平台,实现耕地监测、灾害监测、交通地理信息等一张图管理;服务建设全省空气质量预报预警决策支持平台,可为湖南14个市州提供未来7天精细化空气质量预报。
“国家超级计算长沙中心将持续强化科技赋能,为国家重大战略实施、地区高质量发展作出更大贡献。”国家超级计算长沙中心常务副主任陈果说。
全国人大代表、湖南科技大学二级教授万步炎:
形成主攻方向,集中力量办大事
破解关键领域“卡脖子”技术,聚焦高水平科技自立自强,始终是科技工作者肩负的时代使命。
三十余载深耕海洋资源勘探领域,我与团队相继攻克深海浅地层岩心取样系列钻机、海底中深孔钻机和海牛系列海底深孔多用途钻机等系列装备研发难关,成功研制“海牛I号”“海牛Ⅱ号”深海钻探系统。“海牛Ⅱ号”创造了231米深海钻探深度的世界纪录,标志着我国在该领域已实现全球领跑。
锻造更多“国之重器”,应把国家所需作为科研所向,瞄准国家重大战略和经济社会发展需求,强化有组织科研,真正解决实际问题;强化基础研究战略支撑,加大基础理论支撑和技术源头供给,以应对关键核心技术研发成本高、周期长、见效慢、不确定性高的风险;统筹推进教育、科技、人才一体化改革,健全高校布局和学科专业动态调整机制,推动学科专业体系与技术体系、产业体系更适应更匹配,深化产学研协同创新,加强国家战略科技力量建设,全面提高人才自主培养质量。
浙江省肿瘤医院重离子医学中心:对肿瘤实现“定向爆破”
■ 浙江日报记者 杨茜 徐雪纯 黄慧仙 通讯员 葛丽娜
浙江省肿瘤医院重离子医学中心是浙江省首个重离子医学中心,配备华东地区首台国产重离子医疗装置。这是由中国科学院近代物理研究所自主研发的最优化、最具安全性和先进性的重离子治疗装置系统。重离子医学中心被称为“国之重器”,也是“治癌利器”。
浙江省肿瘤医院重离子医学中心是全国唯一一家建设在主院区内的中心。作为全国最大的医疗设备之一,地下2层、地上3层的重离子医学中心大楼可谓“震撼”。总建筑面积13693平方米,其中包括重离子设备用房及附属工艺用房、医技用房、保障系统等。
目前,治疗恶性肿瘤的手段主要有三种:手术、放疗和化疗。其中,放疗是指利用放射线杀灭肿瘤。传统的放疗技术包括X射线、伽马射线等,将多束高能射线聚焦在肿瘤位置。从接触皮肤的那一刻开始释放能量,“就像马路上的密封性不好的土方车,看着一路向前,但沿途土渣掉了一路。”浙江省肿瘤医院副院长、重离子医学中心主任朱骥说,这是一种“无差别攻击”,对杀灭肿瘤有一定效果,但最大的问题是所到之处无一不被“攻击”,尤其是邻近的正常组织,伤害性较大。
重离子治疗则利用其质量较大的物理学特性,经过同步加速器的转化加持,重离子束的速度达到了光速的70%。“用高速束流‘轰击’肿瘤病灶”。
在抵达病灶前释放能量较少,抵达病灶时,会瞬间形成名为“布拉格峰”的能量释放峰,实现对肿瘤的“定向爆破”。“强力照射病灶区域,又不会‘误伤’沿途正常细胞,从而实现疗效最大化。”朱骥介绍。
此外,重离子治疗在生物学上有着明显的优势——很大程度上降低肿瘤复发的机率。传统放疗往往只能造成单链断裂,但是DNA是双链结构,并有修复功能,这也是肿瘤复发的原因。重离子治疗装置的厉害之处在于造成双链断裂,癌细胞很难启动修复。
在浙江省肿瘤医院党委书记程向东看来,重离子医学中心的落成,不仅是一套设备或者一个新技术的落地,也不仅是医院发展史上的一个重要里程碑,更是我国肿瘤治疗技术发展的一个缩影。“除了提供高质量的临床治疗外,重离子医学中心还将集医、教、研为一体,形成研发、生产、临床应用全链条生态系统。”
全国人大代表罗卫红:
涌现更多“小龙”、骏马
这两天,穿梭于杭州多家科技型中小企业,全国人大代表、杭州市人大常委会副主任、九三学社杭州市委员会主委罗卫红的行程满满科技感。
这个春天,总台蛇年春晚舞台上,一场灵动欢快的“扭秧歌”让宇树人形机器人火出圈;国产大模型DeepSeek则以“小成本办大事”的高性能惊艳全球……加速迭代的新产业、新业态、新应用,无不给人以新的震撼。它们正是浙江科技创新活力涌动的一大缩影。
“强化企业创新主体地位,推动创新要素向企业集聚,以科技创新引领产业转型升级,是浙江创新动能强劲的一大‘秘诀’。”在罗卫红看来,作为经济体系中最为活跃、最具潜力的创新主体,企业是新质生产力的主要载体,也是浙江经济高质量发展的关键力量。
作为浙大校友,又是理工科出身,还在浙江的科技系统工作多年,罗卫红对“创新”一词颇有心得体会。
在她看来,近年来,浙江各类科技企业和创新成果如雨后春笋般涌现,创新土壤的培育非一朝一夕之功。政府统筹资源、高校突破关键技术、企业主导产业转化形成合力,才能真正推动创新成果落地转化。生长于沃土之上,企业锚定各类市场需求和丰富的应用场景,积极布局新赛道,培育新产业,创新动能便成了一汪活水,生机澎湃。
此外,在最近的走访中,罗卫红发现,“资本”也成为许多企业频频提及的关键词。她认为,科技金融是企业发展的血脉,让耐心资本做企业“长跑搭档”,陪伴企业全生命周期,才能助推企业从“幼苗”向“参天大树”生长。
“以国有资本撬动民营资本投资,让创新活力充分涌流,是我对浙江科技产业发展的一大期待。未来,在浙江这片科创沃土之上,有望涌现更多的‘小龙’,乃至骏马。”罗卫红说。
国家脉冲强磁场科学中心:为基础科学研究提供更多机遇
■ 湖北日报记者 张歆 文俊
国家脉冲强磁场科学中心是从事强磁场科学、技术及应用研究的国家级大科学平台,承担脉冲强磁场国家重大科技基础设施的建设和运行任务。设施由磁体、电源、控制和测量等子系统组成,核心技术指标国际领先。
2024年10月底,国家脉冲强磁场科学中心华中科技大学李亮教授团队与位于四川德阳的东方电气集团东方电机有限公司合作,成功实现了26兆瓦全球最大单机功率风力发电机的原位退磁与退磁后的再饱和充磁。这项技术突破,对于大型永磁电机退役回收后的绿色再制造具有重要意义。
永磁电机是新能源发电、电动汽车、轨道交通和舰船驱动等领域的核心装备,作为其动力源的磁极,由众多稀土永磁体组成,永磁体需要经磁场饱和充磁后才具有稳定的磁性。随着永磁电机的大型化和高功率化,在传统“先充磁后组装”的制造技术中,由于充磁是电机制造的第一道工序,使电机制造全程带磁带力,组装难度大、效率低,磁极性能容易受到后续工序的影响;而现有的大型永磁装备的运维及退役回收,需要磁极无磁拆卸,但现有的加热退磁技术,能耗大、污染重、报废率高,迄今为止没有形成成熟、高效、可靠的风力发电机退役回收技术。这些都制约了大型永磁电机制造及绿色再制造的高质量发展。
针对这些问题,李亮教授团队进行了十余年的攻关,首创大型永磁电机“无磁装配-整体后充磁”方法,将常规电机制造的第一道工序——给单个永磁体逐块充磁,变成电机制造的最后一道工序即后充磁,突破大尺寸磁极整体充磁、复杂磁路约束下精准原位退磁及充退磁装备一体化等关键技术瓶颈,于2021年6月成功研制国内首套大型永磁电机整体充磁设备,2023年9月实现20兆瓦风力发电机转子的整体充磁,相关成果已成功应用于东方电机、湘潭电机、明阳智慧能源、哈电风能等企业2.5兆瓦至20兆瓦全系列永磁风力发电机的制造,为企业带来了显著的经济效益,有助于推动我国风电绿色制造实现里程碑式高质量发展。
强磁场是现代科学实验最重要的极端条件之一,能够为基础科学研究发现新现象、揭示新规律提供更多机遇,脉冲强磁场装置是获得高场强最有效的方法。强磁场中心团队坚持自主创新,创造多项磁场参数世界纪录,同时不断提升开放共享水平,取得了一大批原创成果,产出居国际同类设施最好水平,结束了我国相关研究长期依赖国外设施的历史。
来源:安徽日报
审核:马翔宇 编辑:胡霈霖 校对:解明傲