Teknologi fusi nuklir terkontrol adalah metode energi di masa depan yang sangat dinanti oleh semua umat manusia, dan juga dikenal sebagai sumber energi utama cita -cita umat manusia. Namun, belum ada negara yang berhasil mencapainya.
Dalam proses mewujudkan fusi nuklir terkontrol yang digerakkan oleh laser, "jantung" perangkat driver laser berdaya tinggi-kaca laser neodymium ukuran besar, adalah bahan inti yang sangat diperlukan. Teknologi utamanya untuk produksi massal disebut yang pertama dari tujuh keajaiban Fasilitas Pengapian Nasional (NIF) Amerika Serikat. Hu Lili, Wakil Direktur Komite Akademik Institut Optik Shanghai dan Mekanika Baik Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok dan Peneliti Departemen Bahan Fungsional Laser dan Optoelektronik Advanced, dan tim peneliti adalah peneliti yang telah mengatasi teknologi utama untuk produksi massal laser neododmium ukuran besar.
Memasuki abad ke-21, Hu Lili dan timnya memulai penelitian dan pengembangan kaca laser baru dan teknologi peleburan berkelanjutan untuk produksi massal yang efisien dari kaca laser neodymium ukuran besar, memecahkan semua masalah teknis utama yang diperlukan untuk produksi massal kaca neodymium ukuran besar. Shanghai Institute of Optics dan Fine Mechanics juga telah menjadi unit pertama di dunia yang secara mandiri menguasai teknologi produksi penuh komponen kaca laser neodymium.
Baru tahun lalu, ia memenangkan NFMott Award, penghargaan terkenal di bidang materi amorf internasional, menjadi pemenang penghargaan Cina pertama sejak pendiriannya. Tahun ini, Hu Lili juga memenangkan penghargaan Presiden dari International Glass Association.
"Penelitian kami pada akhirnya akan diterapkan dalam praktik, jadi saya sangat senang memulai dari penelitian dasar di laboratorium dan kemudian menerapkan hasil penelitian." Hu Lili mengatakan dalam sebuah wawancara dengan Yicai baru -baru ini. Dia juga mengungkapkan bahwa tim memperkenalkan AI ke dalam penelitian dan pengembangan kaca baru untuk mempromosikan inovasi paradigma dalam penelitian kaca khusus.
Jantung fusi laser
Ketika kompetisi keamanan energi global meningkat, tata letak negara -negara besar di dunia di bidang fusi nuklir telah dipercepat secara signifikan, dan teknologi fusi internasional telah berkembang dengan cepat. Pada bulan Desember 2022, Amerika Serikat berhasil mencapai surplus energi yang lebih besar dalam reaksi fusi nuklir. Sejauh ini, Amerika Serikat telah mencapai enam pengapian fusi nuklir laser.
Pada tahun 2024, Kementerian Sains dan Teknologi, Kementerian Industri dan Teknologi Informasi dan tujuh departemen lainnya secara bersama -sama mengeluarkan "pendapat implementasi tentang mempromosikan inovasi dan pengembangan industri masa depan", menunjukkan bahwa perlu untuk memperkuat penelitian dan pengembangan teknologi inti utama untuk energi masa depan yang diwakili oleh fusi nuklir. Realisasi aplikasi energi fusi adalah tujuan akhir dari strategi tiga langkah negara saya "reaktor fusi reaktor-reaktor-cepat" untuk pengembangan energi nuklir.
Pada bulan Januari tahun ini, perangkat Tokamak East negara saya yang sepenuhnya superkonduktor, yang dikenal sebagai "Matahari Buatan", mencapai hasil utama dan berhasil mencapai kondisi-mantap-mapan mode-pulsa-mode-lagi yang memberikan catatan kepada orang-orang yang lebih dari 100 juta.
Laser Drive adalah cara lain untuk mencapai fusi nuklir. Untuk mencapai fusi nuklir terkontrol yang digerakkan oleh laser, kita membutuhkan kaca laser neodymium yang dikendalikan sendiri. Karena ukurannya yang besar dan persyaratan indeks kinerja yang sangat tinggi, teknologi peleburan kontinu dari laser neodymium ukuran besar menantang batas-batas pembuatan kaca optik dan dikenal sebagai yang pertama dari tujuh keajaiban fasilitas pengapian nasional Amerika Serikat. Amerika Serikat telah bekerja dengan dua perusahaan kaca optik top di Jerman dan Jepang selama enam tahun untuk mencapai peleburan kontinu kaca neodymium laser ukuran besar. Mereka percaya bahwa teknologi ini sangat sulit. Setelah menyelesaikan pasokan kaca neodymium untuk dua perangkat fusi laser utama di Amerika Serikat dan Prancis, mereka membongkar garis peleburan kontinu dari kaca laser neodymium ukuran besar.
Oleh karena itu, menaklukkan teknologi persiapan batch dari kaca neodymium berukuran besar telah menjadi masalah yang sulit yang perlu segera dipecahkan oleh para peneliti ilmiah lainnya.
Hu Lili menjelaskan bahwa alasan mengapa laser neodymium glass adalah "jantung" dari fusi nuklir laser adalah karena itu adalah kaca khusus yang mengandung ion-ion luminescent tanah jarang-neodymium, yang dapat menghasilkan laser atau memperkuat energi laser di bawah eksitasi "cahaya pompa" dan merupakan "hati" dari laser. Kinerja laser neodymium glass secara langsung menentukan energi output perangkat laser. Ini adalah media kerja laser dengan energi output tertinggi yang diketahui umat manusia. Dalam perangkat fusi nuklir laser ilmiah besar yang dikenal sebagai "Matahari Kecil Buatan", laser Neodymium Glass selalu memainkan peran yang tak tergantikan.
Dari pendirian Shanghai Institute of Optik dan Mekanika Baik Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok pada tahun 1964 hingga akhir abad ke -20, tim laser Neodymium Glass yang diwakili oleh akademisi Gan Fuxi dan Jiang Zhonghong telah membuat inovasi dari awal dalam penelitian Laser Neododyme Glass selama 30 tahun. Mereka telah secara berturut -turut mengembangkan laser neodymium glass silikat, N21 dan N31 fosfat laser neodymium glass, dan menyediakan bahan kerja inti untuk serangkaian perangkat "Shenguan" negara saya.
Sejak 2005, Hu Lili dan timnya telah mengerjakan empat teknologi inti utama peleburan terus menerus, anil presisi, hemming, dan deteksi selama hampir sepuluh tahun berdasarkan penelitian dasar. Yang paling sulit dari ini adalah teknologi peleburan kontinu dari kaca laser neodymium ukuran besar. Pada tahun 2012, dengan upaya bersama dari semua orang, kami akhirnya mengatasi kesulitan dalam proses peleburan yang berkelanjutan, merancang dan mendirikan jalur produksi percontohan untuk peleburan kontinu kaca laser neodymium, menyelesaikan integrasi teknologi utama dan koneksi teknologi laser, dan akhirnya merealisasikan integrasi dan koneksi teknologi kunci untuk seluruh rantai laser yang meleleh, dan merealisasikan integrasi dan koneksi teknologi kunci untuk seluruh rantai laser untuk proses laser, dan merealisasikan integrasi dan koneksi teknologi utama untuk proses laser rantai laser, dan akhirnya merealisasikan integrasi dan koneksi teknologi kunci untuk proses laser rantai hemi. kaca neodymium laser ukuran besar. Prestasi yang relevan telah memenangkan "Shanghai Technology Invention Special Award" pada tahun 2016, "Hadiah Kedua Penemuan Teknologi Nasional" pada tahun 2017, dan "Penghargaan Prestasi Ilmiah dan Teknologi yang Luar Biasa dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok" pada tahun 2022.
"Kami memang menghadapi banyak tantangan dalam proses penelitian, terutama ketika percobaan berkembang, satu masalah demi satu diekspos, dan tidak ada cara lain. Kami hanya bisa duduk dan memeriksa literatur dan mulai dari teori yang sangat mendasar. Misalnya, perubahan apa yang akan dilakukan oleh perilaku dan alasan yang gagal oleh mereka. Hu Lili mengatakan kepada wartawan.
Memecahkan kebutuhan industri
Selain gelas laser neodymium, hu lili juga telah membuat terobosan kunci dalam fiber kuarsa mode besar yang didoping ytterbium, serat kuarsa doped neodymium berdaya tinggi dan kaca kuarsa dengan kemurnian tinggi.
Mengambil serat laser daya tinggi sebagai contoh, karena laser serat menggunakan serat optik sebagai media laser, mereka memiliki keunggulan kualitas balok yang ideal, efisiensi konversi yang sangat tinggi, bebas perawatan, stabilitas tinggi dan ukuran kecil. Rentang aplikasi mereka sangat luas, termasuk komunikasi serat laser, komunikasi jarak jauh ruang laser, pembuatan kapal industri dan operasi bedah. Sejak awal abad ke-21, laser serat secara bertahap menduduki setengah dari pasar laser, tetapi beberapa produk serat laser berdaya tinggi sulit diperoleh dari pasar internasional. Sejak 2011, Hu Lili dan timnya telah fokus pada tiga masalah sulit yang mempengaruhi efisiensi laser, stabilitas daya dan keandalan jangka panjang serat laser berdaya tinggi. Dalam 8 tahun, mereka memimpin di Cina untuk mengatasi teknologi utama persiapan massa 10, 000- watt ytterbium-doped field field fibers.
Sebagai badan utama inovasi teknologi, perusahaan lebih sensitif terhadap permintaan pasar.
"Pada tahun 2018, sebuah perusahaan berteknologi tinggi mendekati kami dan bertanya apakah kami dapat membantu mereka membuat serat laser berdaya tinggi karena mereka tidak dapat membeli produk secara internasional. Pada saat itu, kami juga melakukan penelitian di bidang ini, sehingga tim berkomunikasi erat dengan perusahaan, berulang kali diulangi produk, dan menyelesaikan kebutuhan mereka yang sebenarnya." Kata Hu Lili.
Terobosan teknologi 10, 000- watt-kelas serat laser yang didoping ytterbium telah memungkinkan laser serat daya tinggi negara saya dilengkapi dengan "inti" domestik, mengurangi biaya manufaktur laser daya tinggi. Sejak 2019, tim telah mencapai penjualan langsung lebih dari 200 juta yuan dan manfaat ekonomi tidak langsung lebih dari 1,8 miliar yuan; Selain itu, ia juga memenuhi kebutuhan mendesak laser serat daya tinggi di lingkungan luar angkasa.
Adapun tata letak penelitian di masa depan, Hu Lili, yang telah berkecimpung di industri selama 38 tahun, juga memiliki ide -ide baru.
Menurut pendapatnya, dengan pengembangan AI, paradigma penelitian kaca perlu diubah segera. "Kami memperkenalkan AI ke dalam penelitian dan pengembangan kaca baru, dan juga membangun platform penelitian hubungan struktur-aktivitas yang mencakup karakterisasi kinerja struktur kaca, simulasi dinamika molekuler, dan pemodelan yang dibantu AI." Dia memperkenalkan bahwa dia berharap untuk membangun platform hubungan struktur-aktivitas material khusus yang mengintegrasikan persiapan throughput tinggi, pemodelan yang dibantu AI, dan verifikasi karakterisasi struktural selama periode "Rencana Lima Tahun ke-15".
