Kontrolloidut ydinfuusioteknologia on tuleva energiamenetelmä, jota koko ihmiskunta on odottanut, ja sitä kutsutaan myös ihmiskunnan ihanteen lopulliseksi energialähteeksi. Kukaan maa ei kuitenkaan ole vielä onnistuneesti saavuttanut sitä.
Laservetoisen kontrolloidun ydinfuusion toteuttamisprosessissa suuritehoisen laserohjaimen laitteen "sydän"-suurikokoinen laserneodyymilasi-on välttämätön ydinmateriaali. Sen avainteknologiaa massatuotannossa kutsutaan ensimmäiseksi Yhdysvaltojen kansallisen sytytyslaitoksen seitsemästä ihmeestä. Kiinan tiedeakatemian Shanghain optiikan ja hieno mekaniikan akateemisen komitean varajohtaja Hu Lili sekä edistyneiden laser- ja optoelektronisten funktionaalisten materiaalien osaston tutkija, ja hänen tutkimusryhmänsä ovat tutkijoita, jotka ovat voittaneet avainteknologian suuren koon laser-neodyymilasin massatuotannossa.
Tutkiessaan 2000-luvulle, Hu Lili ja hänen tiiminsä aloittivat uuden laserlasin tutkimuksen ja kehityksen ja jatkuvan sulamistekniikan suurikokoisen laserneodyymilasin tehokkaaseen massatuotantoon, joka ratkaisee kaikki tärkeimmät tekniset ongelmat, joita tarvitaan suurikokoisen neodyymilasin massatuotantoon. Shanghai -optiikan ja hienon mekaniikan instituutista on tullut myös ensimmäinen yksikkö maailmassa, joka hallitsee itsenäisesti laserneodyymilasikomponenttien koko prosessin tuotantotekniikan.
Juuri viime vuonna hän voitti NFMOTT -palkinnon, joka on kuuluisa palkinto kansainvälisten amorfisten materiaalien alalla, josta tuli palkinnon ensimmäinen kiinalainen voittaja sen perustamisen jälkeen. Tänä vuonna Hu Lili voitti myös presidentin palkinnon kansainvälisestä Glass Associationista.
"Tutkimustamme sovelletaan lopulta käytännössä, joten olen erittäin iloinen voidessani aloittaa laboratorion perustutkimuksesta ja laittaa sitten tutkimustulokset sovellukseen." Hu Lili sanoi äskettäin Yicai -haastattelussa. Hän paljasti myös, että ryhmä esittelee AI: n uuden lasin tutkimukseen ja kehittämiseen edistääkseen paradigman innovaatiota erityislastutkimuksessa.
Laserfuusion sydän
Kun globaali energiaturvakilpailu lisääntyy, maailman suurten maiden asettelua ydinfuusion alalla on kiihtynyt huomattavasti, ja kansainvälinen fuusiotekniikka on kehittynyt nopeasti. Joulukuussa 2022 Yhdysvallat saavutti menestyksekkäästi suuremman energiaylijäämän ydinfuusioreaktioissa. Toistaiseksi Yhdysvallat on saavuttanut kuusi laser -ydinfuusion sytytystä.
Vuonna 2024 tiede- ja teknologiaministeriö, teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö ja muut seitsemän osastoa antoivat yhdessä "toteutuslausunnot tulevien teollisuudenalojen innovaatioiden ja kehityksen edistämisestä", mikä huomauttaa, että on välttämätöntä vahvistaa keskeisten ydinteknologioiden tutkimusta ja kehitystä tulevaisuuden energiaa varten. Fuusioenergian soveltamisen toteuttaminen on kotimaani kolmivaiheisen strategian lopullinen tavoite "lämpöreaktorireaktori-fuusioreaktorin" ydinenergian kehityksessä.
Tämän vuoden tammikuussa maani täysin suprajohtava Tokamak East -laite, joka tunnetaan nimellä "keinotekoinen aurinko", saavutti merkittäviä tuloksia ja saavutti menestyksekkäästi vakaan tilan pitkän pulssin korkean korotuksen tilan plasmatoiminnan yli 100 miljoonan asteen 1066 sekunnin ajan, ja se luo jälleen kerran uuden maailman ennätyksen korkean konferenssitilan toiminnasta.
Laser -asema on toinen tapa saavuttaa ydinfuusio. Laservetoisen kontrolloidun ydinfuusion saavuttamiseksi tarvitsemme itsehallinnan laserneodyymilasi. Suuren koon ja erittäin korkean suorituskyvyn indeksivaatimuksensa vuoksi suuren koon laserneodyymilasin jatkuva sulamistekniikka haastaa optisen lasinvalmistuksen rajat ja tunnetaan ensimmäisenä Yhdysvaltojen kansallisen sytytyslaitoksen seitsemästä ihmeestä. Yhdysvallat on työskennellyt kahden Saksan ja Japanin parhaan optisen lasiyrityksen kanssa kuuden vuoden ajan suuren koon laserneodymiumlasin jatkuvan sulamisen saavuttamiseksi. He uskovat, että tämä tekniikka on erittäin vaikea. Saatuaan neodymiumlasin tarjonnan kahdelle suurelle laserfuusiolaitteelle Yhdysvalloissa ja Ranskassa, ne purkasivat suuren koon laserneodyymilasin jatkuvan sulamislinjan.
Siksi suurikokoisen neodyymilasin erävalmistustekniikan valloittamisesta on tullut vaikea ongelma, jonka Hu Lili ja muut tieteelliset tutkijoiden on ratkaistava kiireellisesti.
Hu Lili selitti, että syynä, miksi laser-neodyymilasi on laser-ydinfuusion "sydän", on se, että se on erityinen lasi, joka sisältää harvinaisia maametallien luminesoivia ione-neodyymi-ioneja, jotka voivat tuottaa lasereita tai monistaa laserenergiaa "pumppuvalon" virityksen alla ja on laserin sydän. Laser -neodyymilasin suorituskyky määrittää suoraan laserlaitteen lähtöenergian. Se on lasertyöväliaine, jonka ihmiskunnan on tunnettu korkein lähtöenergia. Suuressa tieteellisessä laser -ydinfuusiolaitteessa, joka tunnetaan nimellä "keinotekoinen pieni aurinko", laserneodymiumlasilla on aina ollut korvaamaton rooli.
Kiinan tiedeakatemian Shanghain optiikan ja hienon mekaniikan perustamisesta vuonna 1964 1900 -luvun loppuun, akateemikot Gan Fuxi ja Jiang Zhonghong ovat tehneet akateemikot. He ovat peräkkäin kehittäneet silikaattilaser -neodyymilasia, N21- ja N31 -fosfaattilaser -neodyymilasia ja tarjonneet ydintyömateriaaleja kotimaani "Shenguan" -sarjalle.
Vuodesta 2005 lähtien Hu Lili ja hänen tiiminsä ovat työskennelleet jatkuvan sulamisen, tarkkuuden hehkutuksen, hemmoinnin ja havaitsemisen neljän keskeisen ydintekniikan parissa lähes kymmenen vuoden ajan perustutkimuksen perusteella. Näistä vaikein on suuren koon laserneodyymilasin jatkuva sulamistekniikka. In 2012, with the joint efforts of everyone, we finally overcame the difficulties in the continuous melting process, designed and established a pilot production line for continuous melting of laser neodymium glass, completed the integration of key technologies for continuous melting of large-size laser neodymium glass, and finally realized the integration and connection of key technologies for the entire chain of continuous melting process, testing technology, hemming process, and precision annealing of Suuri laserneodyymilasi. Asiaankuuluvat saavutukset ovat voittaneet vuonna 2016 "Shanghain teknologisen keksinnön erityispalkinnon", "kansallisen teknologisen keksinnön toisen palkinnon" vuonna 2017 ja "Kiinan tiedeakatemian erinomaisen tieteellisen ja teknisen saavutuksen palkinnon" vuonna 2022.
"Tapasimme paljon haasteita tutkimusprosessissa, etenkin kokeilun edetessä, yksi ongelma toisensa jälkeen paljastettiin, eikä muuta tapaa ollut. Voimme vain istua ja tarkistaa kirjallisuuden ja aloittaa hyvin perusteorioista. Esimerkiksi, mitä muutoksia lasin sulatuskäyttäytyminen on lasinmuodostusprosessin aikana. Lisäksi kaikki usein vievät testitiedot keskusteluun ja perusteluihin, ja nämä epäonnistuneet ovat äiti. Hu Lili kertoi toimittajille.
Teollisuuden tarpeiden ratkaiseminen
Laser-neodyymilasin lisäksi Hu Lili on myös tehnyt keskeisiä läpimurtoja Ytterbium-seostetussa suuren moodin kenttäkvartsikuitu-, suuritehoisessa neodyymi-seostetussa kvartsikuitu- ja korkeapuhtaassa kvartsilasissa.
Esimerkiksi suuritehoiset laserkuidut, koska kuitulaserit käyttävät optista kuitua laserväliaineena, niillä on edut ihanteellisesta säteen laadusta, erittäin korkeasta muuntamistehokkuudesta, huoltovapaasta, korkeasta vakaudesta ja pienestä koosta. Niiden sovellusvalikoima on erittäin laaja, mukaan lukien laserkuituviestintä, laser-avaruuden pitkän matkan viestintä, teollisuuslaivanrakennus ja kirurgiset toiminnot. 2000-luvun alusta lähtien kuitulaserit ovat vähitellen miehittäneet puolet lasermarkkinoista, mutta joitain suuritehoisia laserkuitutuotteita on vaikea hankkia kansainvälisiltä markkinoilta. Vuodesta 2011 lähtien Hu Lili ja hänen tiiminsä ovat keskittyneet kolmeen vaikeaan kysymykseen, jotka vaikuttavat suuritehoisten laserkuitujen laserhyötysuhteen, voimanvakauden ja pitkäaikaiseen luotettavuuteen. Kahdeksan vuoden aikana he ottivat Kiinan johdon voittaakseen 10, 000- watt ytterbium-seostetut suuren moodin kenttäkuidut.
Teknologisen innovaatioiden pääosana yritykset ovat herkempiä markkinoiden kysyntään.
"Vuonna 2018 korkean teknologian yritys otti meihin yhteyttä ja kysyi, voisimmeko auttaa heitä tekemään suuritehoisia laserkuituja, koska he eivät voineet ostaa tuotteita kansainvälisesti. Tuolloin teimme myös tutkimusta tällä alueella, joten ryhmä kommunikoi tiiviisti yrityksen kanssa, toistuvasti toisti tuotteen ja ratkaisi heidän todelliset tarpeet." Hu Lili sanoi.
10, 000- watt-luokan Ytterbium-seostetun laserkuitu on mahdollistanut, että kotimaani suuritehoiset kuitulaserit on varustettu kotimaisilla "ytimillä", vähentäen suuritehoisia lasereita. Vuodesta 2019 lähtien joukkue on saavuttanut yli 200 miljoonan yuanin ja epäsuoran taloudellisen edun suoran myynnin, joka on yli 1,8 miljardia yuania; Lisäksi se on tyydyttänyt myös suuritehoisten kuitulaserien kiireelliset tarpeet avaruusympäristöissä.
Tulevan tutkimusasettelun osalta Hu Lili, joka on ollut teollisuudessa 38 vuotta, on myös uusia ideoita.
Hänen mielestään AI: n kehityksen myötä lasin tutkimusparadigma on muutettava kiireellisesti. "Esittelemme AI: n uuden lasin tutkimukseen ja kehittämiseen, ja rakennamme myös lasirakenteen aktiivisuussuhteiden tutkimusalustan, joka kattaa lasirakenteen suorituskyvyn karakterisoinnin, molekyylidynamiikan simulaation ja AI-avustetun mallinnuksen." Hän esitteli, että hän toivoo rakentavansa erityisen lasimateriaalin rakenne-aktiivisuussuhdealustan, joka integroi korkean suorituskyvyn valmistelun, AI-avustetun mallinnuksen ja rakenteellisen karakterisoinnin todentamisen "15. viiden vuoden suunnitelman" aikana.
