Kontrolleret nuklear fusionsteknologi er en fremtidig energimetode, der er meget forventet af hele menneskeheden, og er også kendt som den ultimative energikilde for menneskehedens ideal. Intet land har dog med succes opnået det endnu.
I processen med at realisere laserdrevet kontrolleret nuklear fusion er "hjertet" af den højeffekt laserdriverenhed-i stor størrelse laserneodymlas, et uundværligt kernemateriale. Dens vigtigste teknologi til masseproduktion kaldes den første af de syv vidundere i National Ignition Facility (NIF) i De Forenede Stater. Hu Lili, viceadministrerende direktør for det akademiske udvalg for Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics fra det kinesiske Academy of Sciences and Researcher of the Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials Department, og hendes forskerteam er forskere, der har overvundet nøgleteknologien til masseproduktion af storstørrelse laser Neodymium Glass.
Ved at komme ind i det 21. århundrede begyndte Hu Lili og hendes team forskningen og udviklingen af nyt laserglas og den kontinuerlige smelteteknologi til effektiv masseproduktion af laserneodymlas i stor størrelse og løste alle de vigtigste tekniske problemer, der kræves til masseproduktion af storstørrelse neodymlas. Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics er også blevet den første enhed i verden, der uafhængigt mestrer den fulde procesproduktionsteknologi for laserneodymlaskomponenter.
Lige sidste år vandt hun NFMOTT Award, en berømt pris inden for internationale amorfe materialer, der blev den første kinesiske vinder af prisen siden dens etablering. I år vandt Hu Lili også præsidentens pris for International Glass Association.
"Vores forskning vil til sidst blive anvendt i praksis, så jeg er meget glad for at starte fra grundlæggende forskning i laboratoriet og derefter sætte forskningsresultaterne i anvendelse." Hu Lili sagde i et interview med Yicai for nylig. Hun afslørede også, at teamet introducerer AI i forskningen og udviklingen af nyt glas for at fremme paradigmeinnovation inden for særlig glasforskning.
Hjertet af laserfusion
Efterhånden som den globale energisikkerhedskonkurrence intensiveres, er layoutet af større lande i verden inden for nuklear fusion blevet markant accelereret, og international fusionsteknologi har udviklet sig hurtigt. I december 2022 opnåede De Forenede Stater med succes et større energioverskud i nukleare fusionsreaktioner. Indtil videre har De Forenede Stater opnået seks lasernuklearfusionstændinger.
I 2024 udstedte Ministeriet for Videnskab og Teknologi, Ministeriet for Industri og Informationsteknologi og andre syv afdelinger i fællesskab "implementeringsudtalelser om fremme af innovationen og udviklingen af fremtidige industrier", og påpegede, at det er nødvendigt at styrke forskningen og udviklingen af nøgle -kerneteknologier for fremtidig energi repræsenteret ved nuklearfusion. Realiseringen af Fusion Energy-applikationen er det ultimative mål for mit lands tretrinstrategi for "termisk reaktor-hurtig reaktor-fusionsreaktor" for udvikling af kerneenergi.
I januar i år opnåede mit lands fuldt superledende Tokamak East-enhed, kendt som den "kunstige sol", store resultater og opnåede med succes stabil tilstand lang-puls med høj sammenfindingstilstand plasma-drift af mere end 100 millioner grader i 1066 sekunder, hvilket igen skabte en ny verdensrekord til højkonfinementtilstandsdriften af Tokamak-enheden, hvilket giver folks nye forventninger til ansøgningen om fushed med en ny fusion.
Laserdrev er en anden måde at opnå nuklear fusion på. For at opnå laserdrevet kontrolleret nuklear fusion har vi brug for selvkontrolleret laserneodymlas. På grund af dens store størrelse og ekstremt høje ydeevne indekskrav udfordrer den kontinuerlige smelteteknologi af laserneodymlas i stor størrelse af laserneodymlasglas grænserne for optisk glasfremstilling og er kendt som den første af de syv vidundere i National Ignition Facility i De Forenede Stater. De Forenede Stater har arbejdet med to top optiske glasfirmaer i Tyskland og Japan i seks år for at opnå kontinuerlig smeltning af laserneodymlas i stor størrelse. De mener, at denne teknologi er ekstremt vanskelig. Efter at have afsluttet forsyningen af neodymglas til de to vigtigste laserfusionsenheder i USA og Frankrig, demonterede de den kontinuerlige smeltelinie af laserneodymlas i stor størrelse.
Derfor er det at erobre batchforberedelsesteknologien fra storstørrelse Neodymiumglas blevet et vanskeligt problem, som Hu Lili og andre videnskabelige forskere har brug for at løse presserende.
Hu Lili forklarede, at grunden til, at laserneodymlas er "hjertet" af laser nuklear fusion, er, at det er et specielt glas, der indeholder sjældne jordlysende ioner-neodymioner, der kan generere lasere eller amplificere laserenergi under excitation af "pumpelys" og er "hjertet" i laseren. Ydelsen af laserneodymlas bestemmer direkte udgangsenergien på laserenheden. Det er laser, der arbejder medium med den højeste outputenergi, som menneskeheden kender. I den store videnskabelige laser -nukleare fusionsenhed, der er kendt som den "kunstige lille sol", har laserneodymlas altid spillet en uerstattelig rolle.
Fra oprettelsen af Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of the Chinese Academy of Sciences i 1964 til slutningen af det 20. århundrede har laserneodymlasholdet repræsenteret af akademikere Gan Fuxi og Jiang Zhonghong gjort innovationer fra bunden i forskningen af Laser Neodymium Glass i mere end 30 år. De har successivt udviklet silikatlaserneodymlas, N21 og N31 phosphatlaserneodymlas og leverede kernearbejdsmaterialer til mit lands "Shenguan" -serie med enheder.
Siden 2005 har Hu Lili og hendes team arbejdet med de fire vigtige kerneteknologier til kontinuerlig smeltning, præcisionsudglødning, Hemming og detektion i næsten ti år baseret på grundlæggende forskning. Det sværeste af disse er den kontinuerlige smeltningsteknologi i laserneodymlas i stor størrelse. I 2012, med den fælles indsats fra alle, overvinde vi endelig vanskelighederne i den kontinuerlige smelteproces, designet og etablerede en pilotproduktionslinje til kontinuerlig smeltning af laserneodymlas, afsluttede integrationen af nøgleteknologier til kontinuerlig smeltning af storstørrelse laser neodymlas og til sidst indså integrationen og forbindelsen af nøgleteknologier for hele kæden for kontinuerlig smeltningsproces, testning, testning, testproces, og præfision, og præfetning Laserneodymlas i stor størrelse. De relevante resultater har vundet "Shanghai Technological Invention Special Award" i 2016, "National Technological Invention Second Prize" i 2017 og "Outstanding Scientific and Technological Achievement Award of the Chinese Academy of Sciences" i 2022.
Vi stødte på en masse udfordringer i processen med forskning, især efterhånden som eksperimentet skred frem, det ene problem efter det andet blev udsat, og der var ingen anden måde. Vi kunne kun sætte os ned og kontrollere litteraturen og starte fra meget basale teorier. For eksempel, hvilke ændringer, vil strømningsadfærden af glassmeltet have under glasdannelsesprocessen. Derudover tager alle ofte testdataene til diskussion og begrundelse, og disse mislykkede data er moderen for vores succes. "" Hu Lili fortalte journalister.
Løsning af industriens behov
Foruden laserneodymglas har Hu Lili også lavet nøgle gennembrud i Ytterbium-dopet stort tilstand Feltkvartsfiber, højeffekt neodymium-dopet kvartsfiber og kvartsglas med høj purity.
Ved at tage laserfiber med høj effekt som et eksempel, da fiberlasere bruger optisk fiber som lasermedium, har de fordelene ved ideel strålekvalitet, ultrahøj konverteringseffektivitet, vedligeholdelsesfri, høj stabilitet og lille størrelse. Deres applikationsområde er meget bredt, herunder laserfiberkommunikation, laserplads langdistance kommunikation, industriel skibsbygning og kirurgiske operationer. Siden begyndelsen af det 21. århundrede har fiberlasere gradvist besat halvdelen af lasermarkedet, men nogle højeffekt laserfiberprodukter er vanskelige at få fra det internationale marked. Siden 2011 har Hu Lili og hendes team fokuseret på de tre vanskelige problemer, der påvirker lasereffektiviteten, kraftstabiliteten og langsigtet pålidelighed af laserfibre med høj effekt. På 8 år tog de føringen i Kina for at overvinde den vigtigste teknologi til masseforberedelse af 10, 000- Watt Ytterbium-dopede store felterfibre.
Som hovedorganet for teknologisk innovation er virksomheder mere følsomme over for markedets efterspørgsel.
"I 2018 henvendte et højteknologisk firma os og spurgte, om vi kunne hjælpe dem med at lave laserfibre med høj effekt, fordi de ikke kunne købe produkter internationalt. På det tidspunkt gjorde vi også forskning på dette område, så teamet kommunikerede tæt med virksomheden, gentagne gange itererede produktet og løste deres faktiske behov." Sagde Hu Lili.
Det teknologiske gennembrud på 10, 000- Watt-klasse ytterbium-dopet laserfiber har gjort det muligt for mit lands højeffektfiberlasere at være udstyret med indenlandske "kerner", hvilket reducerer fremstillingsomkostningerne for lasere med høj effekt. Siden 2019 har teamet opnået direkte salg på mere end 200 millioner yuan og indirekte økonomiske fordele ved mere end 1,8 milliarder yuan; Derudover har det også opfyldt de presserende behov hos højeffektfiberlasere i rummiljøer.
Hvad angår det fremtidige forskningslayout, har Hu Lili, der har været i branchen i 38 år, også nye ideer.
Efter hendes mening, med udviklingen af AI, skal forskningsparadigmet af glas hurtigt ændres. "Vi introducerer AI i forskningen og udviklingen af nyt glas og bygger også et forsknings-aktivitetsforholdsforskningsplatform, der dækker glasstrukturens præstationskarakterisering, molekylær dynamik-simulering og AI-assisteret modellering." Hun introducerede, at hun håber at opbygge en speciel glasmateriale-struktur-aktivitetsforholdsplatform, der integrerer forberedelse af høj kapacitet, AI-assisteret modellering og struktureringsbekræftelse af strukturel karakterisering i perioden "15. femårsplan".
