啥是激光核聚變？高性能強激光光學元件是用來做什么的？在制造高性能強激光光學元件中，中物院激光聚變研究中心先進光學制造團隊在實施關鍵技術攻關中做了哪些努力？

本期川觀青年學習小組，我們和青年觀察員西南民族大學團委副書記（兼職）紀嘉陽同學一起，走進中物院激光聚變研究中心先進光學制造團隊（以下簡稱“先進光學制造團隊”），去看看這個獲得了“四川青年五四獎章集體”的青年團隊在關鍵技術攻關中做了哪些努力？

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為啥要制作高性能強激光光學元件？

 

激光核聚變裝置需要上萬件高性能強激光光學元件進行驅動

眾所周知，我們的太陽通過持續50億年的聚變反應，產生了巨大的能量，哺育著地球上的生命。

那到底啥是核聚變？ 中物院激光聚變研究中心四部副主任樊非告訴記者，核聚變是指用兩個輕原子核聚合成一個重原子核。在這個聚合中，會發生質量損失，釋放出一個很大的能量。這個釋放能量的過程，就叫做核聚變。要完成核聚變，就需要克服原子核之間的庫侖斥力，使其可以聚合起來。根據理論計算，需要滿足在1億攝氏度以上和千萬個大氣壓的極端物理條件下，才能使原子核獲得足夠的動能用來克服庫侖斥力。

相關研究顯示，核聚變每公斤燃料產生的能量比燃燒石油或煤炭多近四百萬倍。因此，可控核聚變是人類徹底擺脫化石能源束縛，推動文明演進的重要途徑，激光慣性約束聚變是實現受控核聚變兩條主要技術路線之一。它的主要原理就是用足球場規模巨型激光裝置輸出的超高能激光在億分之一秒的時間內去轟擊微小的核燃料，使其坍縮內爆，創造太陽內部才存在的高溫高密度的極端物理環境，從而實現聚變點火。

“激光慣性約束聚變需要激光聚變裝置才能進行，而激光聚變裝置又需要上萬件高性能強激光光學元件進行驅動。”樊非介紹，作為先進光學制造團隊，他們的工作主要就是制作這類光學元件。

按照相關要求，高性能強激光光學元件的制作精度要求往往是納米級別的。這樣的精度要求，已接近了制作材料及制造技術的極限。用一個通俗的比喻，如果把光學元件的鏡面制作比作一個高標準的滑冰場，那按照相關技術標準，這個滑冰場冰面的最高點和最低點之間的起伏不能超過一根頭發絲的范圍。因此，大口徑強激光光學元件的超精密的批量制造一直是各核大國博弈的核心陣地，也長期面臨西方發達國家的封鎖與禁運。

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在關鍵技術攻關中做了哪些努力？

 

在前輩工作的基礎上，以每個基礎研究的突破帶動了整個關鍵技術的突破

今年1月31日，習近平總書記在二十屆中央政治局第二次集體學習時的講話中指出，要加快科技自立自強步伐，解決外國“卡脖子”問題。

“以激光裝置中核心晶體元件為例，由于其特殊的軟脆、易潮解的加工特性，被國際公認為‘最難加工的激光光學元件’。”樊非說，由于激光裝置中核心晶體元件特殊的加工性質，長期面臨西方發達國家的封鎖與禁運。

在聊天中，紀嘉陽提出了自己最為關心的問題，那就是——作為五四獎章獲獎集體，樊非所在的團隊在關鍵技術攻關中做了哪些努力？

樊非告訴大家，他所在的團隊在前輩工作的基礎上，從基礎理論、加工工藝、機床裝備等多個方面開展了針對性的技術攻關，再串珠成鏈，最終實現了從基礎研究到工具到裝備再到工藝的全鏈條突破。簡單地說，就是以每個基礎研究的突破，來帶動整個關鍵技術的突破。“目前，我們已經具備了國內唯一的激光晶體元件的批量超精密加工能力，我們的元件加工精度已經到達了世界領先的水平。”

在探訪中，紀嘉陽了解到先進光學制造團隊35周歲以下青年的占比達到60.4%。同樣作為青年的他，對先進光學制造團隊中青年人的角色非常好奇。為此，紀嘉陽專門向樊非請教，在他們團隊中，青年們到底發揮了哪些作用？

“近年來，團隊秉承‘同心追光 青年先行’的理念，不斷引領青年敢擔當、能吃苦、肯奮斗，形成了一支敢打硬仗、能打勝仗的青年隊伍。”樊非介紹，在遇到急難險重任務時，他們團隊總是習慣讓青年人先上。以去年某國家重大任務超大口徑光學元件攻關為例，青年人才主動請纓成立了青年突擊隊。在該元件攻關的關鍵時期，青年技術骨干長期封閉在單位支帳篷、打地鋪、吃盒飯，以一個不停歇的模式閉環攻關。最終，團隊實現了超大口徑光學元件制造核心技術攻關的重大突破。

“另外，我們單位為了進一步促進青年人快速成長，還為青年科研人員、青年技能人員分別安排可科研輔導員和技能大師進行輔導，幫助他們更好更快地融入聚變事業。”樊非說。