聚变反应堆

近日，全球首项核聚变领域国际标准-《反应堆技术—核聚变反应堆—核聚变堆高温承压部件的热氦检漏方法》(标准编号为ISO4233:2023)正式发布。该标准所涉技术成果是在科技部主管的国际热核聚变实验堆计划（以下简称“ITER计划”）专项屏蔽包层模块合同项目支持下，由核工业西南物理研究院牵头国内多家单位历时数年联合攻关取得。此项标准填补了核聚变领域ISO标准空白的同时，进一步彰显我国在国际核聚变领域的创新能力与实力。核聚变装置运行时，因其真空室内涉核部件将承受上亿摄氏度高温等离子体和聚变强中子辐照，故ITER组织对真空室内承压部件的真空密封性能提出极高要求（漏率1×10-10Pam3/s @250℃），而同期国内外同类大型设备灵敏度仅能达到10-8Pam3/s量级。经过多年联合攻关，我国率先成功研制大型高温热氦检漏设备，并在充分评估其可用性、可靠性基础上制定了规范化的使用规程。目前，该设备与技术已投入ITER产品制造过程，有效保障了我方所承担ITER任务稳步实施，并获得了ITER国际组织及国际同行高度认可。该技术也有望在核电站蒸汽发生器、燃料包壳管、火箭燃料密封舱等各类高温压力容器检测中获得广泛应用。科技部核聚变中心始终着眼国内自主设计、建造核聚变反应堆并最终实现核聚变能商用的目标，一直高度重视核聚变标准化工作，会同核工业标准化研究所，组织国内相关科研机构、企业及高校开展了核聚变标准体系研究、专项标准制定、国家标准申报等工作。目前累计发布国际标准1项、国家标准6项、核行业标准7项、专项标准110余项。 国际标准ISO4233:2023《反应堆技术—核聚变反应堆—核聚变堆高温承压部件的热氦检漏方法》 大型高温热氦检漏设备

激光控制室 效果图 光学组件　　世界上最大的激光聚变装置29日在美国加利福尼亚州北部的利弗莫尔劳伦斯国家实验所举行落成典礼。这一装置能产生类似恒星内核的温度和压力，并使美国在无需核试验的情况下保持核威慑力。　　打造12年 耗资35亿　　据利弗莫尔劳伦斯国家实验所发表的新闻公报，这个激光聚变装置名为“国家点火装置(NIF)”，被安置在一幢占地约3个橄榄球场地的10层楼内，它由美国能源部下属国家核安全管理局投资，从1997年开始建设，总共耗资约35亿美元。　　公报说，国家点火装置可以把200万焦耳的能量通过192条激光束聚焦到一个很小的点上，从而产生类似恒星和巨大行星的内核以及核爆炸时的温度和压力。这一过程同太阳中心产生能量原理相似，因此这一试验被称为“人造太阳”。在此基础上，科学家可以实施此前在地球上无法实施的许多试验。　　无需核试验 保持核威慑力　　公报说，国家点火装置共有3个任务，第一个任务是让科学家用它模拟核爆炸，研究核武器的性能情况，这也是美国建设国家点火装置的初衷，即作为美国核武器储备管理计划的一部分，保证美国在无需核试验的情况下保持核威慑力。　　国家点火装置的第二个任务是使科学家进一步了解宇宙的秘密。科学家可使用国家点火装置模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，进行科学试验。这些试验大部分不会保密，将为科学界提供大量此前无法获取的数据。 国家点火装置的第三个任务是保证美国的能源安全。　　能源结构革命性变化　　科学家希望从2010年开始借助国家点火装置来制造类似太阳内部的可控氢核聚变反应，最终用来生产可持续的清洁能源。公报说：“国家点火装置所产生的能量远大于启动它所需要的能量，这是半个多世纪以来核聚变研究人员一直梦寐以求的‘能量增益’目标。如能取得成功，将是有历史意义的科学突破。”　　加州州长施瓦辛格发表讲话说，这一激光系统的建成是加州和美国的伟大成就，它将有可能使美国的能源结构发生革命性变化，因为它将教会人们驾驭类似太阳的能量，使其转变成驾驶汽车和家庭生活所需要的能源。　　三大核心任务　　■科学家用它模拟核爆炸，研究核武器的性能情况。　　■模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，使科学家进一步了解宇宙的秘密。　　■科学家希望从2010年开始借助它来制造类似太阳内部的可控氢核聚变反应，最终用来生产可持续的清洁能源。　　聚焦　　研制新型氢弹 变身“常规武器”　　激光核聚变除了可生产取之不尽的清洁能源外，在军事上还可用于发展新型核武，特别是研制新型氢弹，同时亦可部分代替核试验。因为通过高能激光代替原子弹作为氢弹点火装置实现的核聚变反应，可以产生与氢弹爆炸同样的等离子体条件，为核武设计提供物理学资料，进而制造出新型核武，成为战争新“杀手”。　　早在20世纪50年代，氢弹便已研制成功并投入使用。但氢弹均是以原子弹作为点火装置。原子弹爆炸会产生大量放射性物质，所以这类氢弹被称为“不干净的氢弹”。　　采用激光作为点火源后，高能激光直接促使氘氚发生热核聚变反应。这样，氢弹爆炸后，就不会产生放射性裂变物，所以，人们称利用激光核聚变方法制造的氢弹为“干净的氢弹”。传统的氢弹属于第2代核武，而“干净氢弹”则属于第4代核武器，不受《全面禁止核子试验条约》的限制。由于不会产生剩余核辐射，因此可作为“常规武器”使用。　　回顾　　美法日“人造太阳”大事记　　美国 仍居世界领先地位，不仅拥有世界上最大的“诺瓦”激光器、世界上功率最大的“X射线模拟器”，还有目前刚刚落成的“国家点火装置”。　　法国 激光核聚变研究以军事化为主要目标，确保法国TN-75和TN-81核弹头能处于良好状态。早在1996年，法国原子能委员会便与美国合作进行一项庞大的“兆焦激光计划”，预计2010年前完成，经费预算达17亿美元。其主要设施240台激光发生器可在20纳秒内产生180万焦耳能量，产生240束激光。　　日本 1998年，日本成功研制核聚变反应堆上部螺旋线圈装置和高达15米的复杂真空头，标志着日本已突破建造大型核聚变实验反应堆的技术难点。　　名词 核聚变　　与核裂变依靠原子核分裂释放能量不同，聚变由较轻原子核聚合成较重原子核释放能量，常见的是由氢的同位素氘与氚聚合成氦释放能量。与核裂变相比，核聚变能储量更丰富，几乎用之不竭，且干净安全，不过操作难度巨大。　　当星体内部存在巨大压力，核聚变能在约1000万摄氏度的高温下完成，然而，在压力小很多的地球，核聚变所需温度达到1亿摄氏度。“国家点火装置”将寄望通过汇聚大功率激光束实现这一高温。能否在核聚变过程中实现“能量收益”是问题的关键。之前有试验实现过核聚变，但未能使核聚变释放的能量超过试验所需能量。

一个由日本理化学研究所、中国科学院兰州近代物理研究所及德国重离子核科学研究所等组成的国际研究小组，日前利用重离子直线加速器(RILAC)，以原子序数20号的钙(48Ca)射束和96号的锔(248Cm)标靶进行热核聚变反应，成功合成了原子序数116号的(钅立)同位素292Lv和293Lv。这一成果为探索原子序数119号之后的新元素迈出了一步。研究成果发表在近期出版的《日本物理学会杂志》上。　　原子序数104号之后的元素被称为超重元素，需经过重离子加速器通过聚变反应来人工合成。至今利用冷聚变反应已合成108号(钅黑)、110号(钅达)、111号(钅仑)、112号(钅哥)、113号(钅尔)等超重元素。为探讨119号之后的新元素，俄罗斯和美国的联合研究小组也在应用热核聚变反应进行合成试验。　　热核聚变反应是用较轻的重离子(原子序数10至20)照射锕系元素(原子序数89至103的元素)标靶产生核聚变，是比冷聚变反应激发能量更高的热状态复合核合成超重元素的方法。复合核释放出的中子数量为3至5个左右，虽然核裂变的次数增多，但丰中子核之间可通过冷聚变反应合成超重核。　　此次研究小组利用RILAC将钙射束加速至光速的11%，以平均每秒5.7×10(12)个钙原子照射锔标靶，引发聚变反应，结果成功合成了(钅立)同位素292Lv和293Lv各3个。　　该研究是利用热聚变反应探索原子序数119号之后新元素研究的第一步。随着原子序数增加，热核聚变反应的生成率逐渐降低，合成新元素将更为艰难。

p　　记者近日获悉：中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所项目团队研制的液态金属锂实验回路，在国内首次实现1500K(相当于1227摄氏度)超高温稳定运行1000小时，标志着我国先进核能系统液态金属冷却剂关键技术取得新突破。/pp　　在研制过程中，项目团队攻克了在超高温液态锂工质环境下装置的结构应力协调、浸入式测量与流动稳定性控制等难题。目前，该回路已经开展了系列高温难熔合金在1400K至1500K温区流动锂环境中的抗腐蚀性能研究实验，高温运行性能达到国际领先水平，为超高温液态锂与结构材料的相容性等研究提供了重要实验平台。/pp　　据悉，液态锂或锂合金在核聚变反应堆里面可以作为冷却剂，把反应堆产生的热量导出，它具有工作温度高、导热性能好、密度小等优点。由于液态锂沸点高，系统可常压运行，使用锂等冷却剂可以使反应堆系统实现小型化轻量化，因而是大功率空间反应堆和未来聚变反应堆的主选冷却剂材料。/pp /p

近日，麻省理工科技评论在全球范围内评选出了35位“35岁以下优秀科技创新者”。　　入选榜单中，有6位华人在列，他们是来自中科院物理研究所的郑金星、Lightelligence创始人沈亦晨、IBM高级研究员孙啸、Huue创始人Tammy Hsu，阿贡国家实验室科学家Jie Xu以及约翰普金斯大学助教Janice Chen。“35岁以下科技创新35人”榜单评选涵盖发明家(Inventors)、创业家(Entrepreneurs)、远见者(Visionaries)、人文关怀者(Humanitarians)及先锋者(Pioneers)五大类，涉及软件创新、生物医药、互联网、材料科学、硬件传感、通信技术、新能源等几乎所有新兴技术领域。2017 年，《麻省理工科技评论》将评选榜单正式放眼中国，重点发掘中国最具影响力和潜力的科技创新人才。每年由国内外各专业领域的权威人士，包括科学家、商业领袖、投资人等组成中国区榜单评审委员会，参与评审活动。在此前四届的中国区榜单评选活动中，已先后评选出 140 位极具创新潜力的科技青年，发掘了百余项由中国青年科学家引导的世界级突破性研究成果。将入选华人详细信息如下：　　郑金星，中科院等离子体物理研究所，34岁　　中国科学院等离子体物理研究所一室主任，教授，博士毕业于中国科学院大学核能科学与工程专业，主要从事超导电物理工程研究工作。　　- 入选理由　　郑金星设计出了更好的方法来模拟使用强力磁铁在极端温度下控制等离子体——这对基于聚变的能源来说是一个重大进步。他的工作正在帮助中国领先设计迄今为止最大的聚变反应堆(即“CFETR计划”)。CFETR 预计将在 2035 年之前完成建设并上线，但可能需要 5 到 10 年的时间才能达到全功率。　　聚变反应堆基于原子结合时释放的能量，具有创造清洁能源的巨大潜力，并且比现有的基于裂变反应的核能更安全。但是目前还没有人建造出一个实用的聚变反应堆，原因之一是难以容纳必要的超高温度(达到数亿摄氏度)的等离子体。他的创新相当于发现了新的理论模型，有利于理解多个大型超导磁体如何在聚变反应发生时快速改变其磁场以将等离子体保持在一个地方。2018 年，在他的模型的帮助下，中国合肥的一座聚变反应堆(被称为实验性先进超导托卡马克——绰号“人造太阳”)在 5000 万摄氏度下控制等离子体的时长创下了纪录，达到了102秒。中国未来的 CFETR 计划在 2030 年代以超过 1 吉瓦的功率运行，是目前法国南部与世界各国合作完成的聚变反应堆 ITER 功率的两倍。　　- 个人主页　　http://dsxt.ustc.edu.cn/zj_js.asp?zzid=6815　　孙啸，IBM，34岁　　现任IBM研究员，本科毕业于北京大学微电子专业，博士与博士后毕业于耶鲁大学，主要研究内容是使用减精度推理与训练来加快深度神经网络计算。　　- 入选理由　　人工智能计算的关键是寻找出在整个计算过程中只使用少数位的技术。之后，你可能还是要执行上万亿次计算，但每次计算都会变得简单许多。根据孙啸和IBM同事在ISSCC 2021上发表的一篇论文，使用两位数的数字不仅节省时间，而且节省能源，比使用数十亿数字进行同样的计算要高出20倍以上的节能率。　　孙啸是IBM Thomas J. Watson研究中心一个研究小组的成员，该小组一直在寻找方法，使用三数位、甚至两数位的数字来执行这些计算(现代笔记本电脑或手机使用20位数字进行计算，而大多数专用的机器学习芯片只使用5个数位)。今年2月，部分基于孙啸的工作，IBM推出了一款新芯片，使用三位数的计算来训练神经网络。IBM希望不仅能用这款芯片在云计算中心训练大型神经网络，还希望训练本地数据、在手机上使用。　　- 个人主页　　https://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=us-xsun　　沈亦晨，Lightelligence，32岁　　Lightelligence(初创光子 AI 芯片公司)联合创始人兼CEO。高中就读于杭州外国语学校，本科毕业于约翰霍普金斯大学物理与数学专业，随后在约翰霍普金斯大学攻读数学硕士，2016年毕业于麻省理工学院应用物理学专业，毕业没多久就基于他的博士论文创立了两家公司，分别是 Lightelligence 与 Lux Labs。　　- 入选理由　　2017 年，沈亦晨与 Nicholas Harris 发表了一篇如今谷歌学术引用接近1000的论文(“Deep learning with coherent nanophotonic circuits”)，谈到将光路应用于机器学习任务，比如语音和图像识别。他们的设计被评为“代表了使用光的神经网络最关键构建块之一的真正并行实现，现代代工厂可以轻松地批量制造这种类型的光子系统。”这意味着芯片的光子计算机可能会成为一个市场巨大的业务，每个要使用神经网络进行决策的设备都会用到一个光子计算机。　　涉及到神经网络的基本计算有两种：一是必须对神经网络进行训练，通常是向神经网络展示大量数据，使它们调整众多神经元之间的连接强度 二是使用现有连接进行决策。也就是学车与开车的区别。在这种情况下，差异很关键。如果一个神经网络需要数周时间来学习如何识别图像，那不一定是问题。但如果它正在驾驶一辆自动驾驶汽车，就需要在秒内做出生死推断。这时候，光子计算机就派上了用场。尽管光子计算机的研究已经进行了数十年，但效果却不佳。操纵光子比操纵电子还难。但是，对于某些类型的计算，比如使用现有神经网络进行推理，光子又是必不可少的。沈亦晨与 Harris 基于这篇工作共同创办了 Lightelligence。Lightelligence 在 2019 年发布了原型光学 AI 芯片，目前已获得超过 1 亿美元的资金。　　- 个人主页　　https://www.shenyichen.org/　　Jie Xu，阿贡国家实验室，33岁　　现任美国阿贡国家实验室助理科学家，博士毕业于南京大学，博士后毕业于斯坦福大学。　　- 入选理由　　Jie Xu 的主要贡献是发明了聚合物电路(一种即使被弯曲、拉伸和反复移动也仍能继续工作的材料)。　　此前，这对研究员来说一直是一个重大挑战，直到2016年，她设计了一种应用于橡胶表面的两种聚合物涂层，该涂层可以拉伸至两倍大小并仍然导电。2019 年，她对这项技术进行了改良，使可拉伸半导体可以使用卷对卷制造(一种工业制造工艺)进行大规模生产。这是可拉伸半导体第一次付诸大规模生产。她的工作使可打印、可拉伸的电子产品成为大规模生产的产品。她的多项突破可应用于未来的可穿戴技术、先进的机器人技术以及将传感器连接到皮肤的人机界面，使柔性显示器和皮肤穿戴式医疗传感器更加实用和易于制造，还可以帮助设计具有功能性皮肤状外壳的假肢。由于担心制造塑料垃圾，目前她正在寻找可回收或可生物降解的聚合物半导体材料。　　- 个人主页　　https://www.anl.gov/profile/jie-xu　　Tammy Hsu，Huue，30岁　　Huue创始人，本科毕业于斯坦福大学生物工程专业，博士毕业于UC Berkeley。　　- 入选理由　　许多消费者没有意识到，牛仔布的标志性颜色靛蓝需要合成化学物质，如甲醛和氰化物，这可能对工人有害，有时还会污染当地的水源。鉴于牛仔裤是世界上最普遍的服装之一，这是一个巨大的环境问题。　　Huue 的首席科学官 Tammy Hsu 与同事合作研究颜色在自然界中的生成方式，然后对微生物进行编程、通过酶促产生他们想要的颜色。这是一种不依赖有害过程或化学品的可持续解决方案。现在的挑战是使天然染料与工业所依赖的合成染料一样便宜。Huue 有望在明年发布其靛蓝染料。Hsu 的下一步工作是研究如何诱导微生物生产一系列不同的染料。　　Janice Chen，约翰霍普金斯大学，30岁　　现任约翰霍普金斯大学助理教授。博士毕业于 UC Berkeley。　　- 入选理由　　故事要从几年前说起：当时，Janice Chen还在UC Berkeley读博，被一家实验室邀请用她发明的新技术在医院的医学样本中寻找人乳头瘤病毒，然后她匆匆忙忙打了一辆Uber。　　没多久，她的测试使用基因编辑工具 CRISPR，几乎每次都能发现病毒，从而为医院提供了一种新的细菌测试方法。她和其他几名学生以及 CRISPR 的共同发现者 Jennifer Doudna(2020年诺贝尔奖得主)共同创立了一家公司(名字叫 Mammoth Biosciences)，计划开发新一代测试仪器。医疗诊断业务市场并不容易进入，因为少数拥有完善技术的公司占据了主导地位。但是，他们的技术对传染病测试非常有用，尤其在新冠之后更凸显了重大的意义。　　- 个人主页　　https://pbs.jhu.edu/directory/janice-chen/

8月24日，激光聚变科学与应用协同创新高峰论坛暨协同创新中心签约仪式在上海举行。由上海交通大学、北京大学、西安交通大学、华中科技大学、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所、中国工程物理研究院激光聚变研究中心等共建的激光聚变科学与应用协同创新中心正式签约成立。　　据了解，该协同创新中心参与方将集人才、学科、科研三位于一体，共同致力于中国的激光聚变科学研究与应用，解决激光聚变科学和应用(IFSA)研究领域的相关基础科学以及尖端工程技术问题，带动我国IFSA研究领域相关学科的发展，培养一批世界一流人才。　　中国科学院院士、上海交通大学校长张杰任中心理事长兼主任，中国科学院院士贺贤土任中心科学专家委员会主任，中国工程院院士范滇元任中心科学专家委员会副主任，中国工程院院士邱爱慈任中心技术专家委员会主任，中国工程院院士潘垣任中心技术专家委员会副主任。　　张杰表示，中心将努力在运作的体制机制上积极探索，在已有的科学研究和合作基础上发挥出各自的最强优势，努力实现资源最强程度的共享和最优化配置，在激光聚变科学与应用研究领域取得实质性突破。同时，中心开展的相关研究将对国家安全、探索前沿重大科学、生产清洁能源等产生极为重要的影响。　　对于激光聚变科学研究与应用的未来发展，中心执行主任、上海交通大学教授钱列加以利用海水制造出清洁的聚变能源为例，进行了详细的阐述。　　“三个矿泉水瓶所装的海水，就可满足一个四口之家一年的电力需求。按地球现有海水容量计算，能制造出满足人类生存约100亿年所需的能源。但是，要通过海水制造出清洁、稳定、可靠的聚变能源，就要有赖于激光聚变科学的发展，甚至需要在实验室里模拟超新星的爆发状态。”钱列加介绍说。　　他告诉记者，面对能源枯竭的困境，科学家们一直在寻找新的能源之路。同已投入使用的核裂变发电系统相比，聚变装置被寄予了更多的期待。“太阳就是一个很好的样本。正是它内部大量氢同位素发生的核聚变反应，为我们的地球提供了光和热。海水中有大量的氢同位素氚和氘，正可以充当聚变能源的原料。”　　不过，钱列加亦表示，可控核聚变反应以现有的技术很难实现。例如，在恒星内部的巨大压力协助下，核聚变能在约1000万摄氏度的“低”温下完成。然而，在压力小得多的地球上，实现核聚变所需温度将会高达1亿摄氏度。“这些对激光聚变科学研究与应用提出了更高的要求，而这也是此次协同创新中心成立的目的所在。”

研究：暴露于中子和伽马辐射的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。图片来源：RHJPhtotos 通过同时和辐照后热退火研究了集成二氧化硅和蓝宝石的辐射诱导衰减 (RIA)。研究人员发现同时辐照热退火和辐照后热退火在二氧化硅和蓝宝石的光学行为方面存在重大差异。 该研究在选择和放置用于开发光学仪器应用(例如聚变或裂变反应堆)的光学材料方面具有广阔的潜力。它还帮助研究人员了解辐射对此类光学材料的影响。 熔融石英和蓝宝石等光学材料中的辐射引起的衰减通过减少核反应堆仪器检查停机的频率，可以显着提高核反应堆的辐射安全和经济性能，从而可以在线监测关键反应堆部件。 激光诱导击穿光谱 (LIBS) 可以通过在反应堆运行时对反应堆冷却剂的化学成分进行光谱研究来识别核反应堆部件的退化。 在适当的操作设置下了解光纤和透镜等光学材料的辐射效应至关重要，因为基于 LIBS 的仪器需要通过这些光学材料传输等离子体发射和高能激光脉冲。 二氧化硅和蓝宝石等普通光学材料具有光学特性，包括衰减和折射率，当暴露于核反应堆中的离子辐射效应时，这些特性会发生变化。 已经对集成二氧化硅和蓝宝石在受到中子和伽马射线照射然后进行热退火时的辐射诱导衰减 (RIA) 和辐射效应进行了多项研究。然而，由于辐照、检查和热退火之间的时间相当长，没有关于光学材料在同时高温和辐射效应下的原位行为的数据。 当前研究中的研究人员使用高羟基含量的 Heraeus Spectrosil 2000 集成二氧化硅 (S2000)、低羟基含量的 Heraeus Infrasil 302 集成二氧化硅 (I302) 和光学类蓝宝石进行了 220 nm 至 1100 nm 的 RIA 测量。这些光学材料在高达 800 C 的后辐照和同时辐照热退火下暴露于中子和伽马辐照下，以观察它们的辐射效应。 二氧化硅和蓝宝石光学吸收的实验装置第一个测量吸收的实验装置包括一个覆盖 220-1100 nm 光谱范围的 Ocean Insight HR4000 光谱仪和一个 Ocean Insight 卤素/氘光源。 第二个实验装置包括一个安装在60 Co 池干管上方的退火炉，用于光学材料的同步和后热退火。 目前的研究在俄亥俄州立大学核反应堆实验室的核反应堆和60 Co 辐照池中进行了辐照。在包含60 个Co 伽马源的圆柱形夹具的帮助下，一个 I302 样品在宾夕法尼亚州立大学辐射科学与工程中心暴露于 10Mrad 的辐照下。 使用具有二氧化硅-氧化铝绝缘的特制碳化硅线圈炉对样品进行干燥和空气中的退火。 这些熔炉被建造成适合60 Co 池和核反应堆干管内，以同时对样品进行热退火和辐照。 在辐照后退火实验中，在每次辐照剂量后将样品加热到指定的温度。 相反，在同时退火的情况下，样品在辐照过程中被连续加热到指定的温度，直到达到列出的剂量。 光学仪器在裂变和聚变应用中的发展潜力该研究展示了同时辐照和热退火的后果以及对光学渐变蓝宝石、I302 和 S2000 的辐射效应。 该团队观察到这些光学材料在同时和辐照后热退火条件下的行为的关键区别。 在 S2000 的情况下，对 n 剂量 1 和 2 进行辐照后 600 C 的热退火将材料恢复到未辐照的形式。在 800 C 时，具有相同剂量的同时辐照热退火样品保留了紫外线范围内的辐射诱导衰减。 在 n-Dose 1 和 n-Dose 2 的同时辐照热退火下，I302 还显示出 220 nm 至 900 nm 之间的平衡辐射诱导衰减光谱，这与 I302 主要恢复的辐照后热退火情况相反退火至 800 C 后变为未辐照状态。 与等效剂量辐照后热退火情况相比，在加热到 800 C 后样品几乎退火到其未辐照状态，蓝宝石在 n-Dose 1 和 2 的同时辐照热退火中显示出可能的平衡辐射诱导衰减范围退火条件。对于该光谱，在 260 nm 处获得了残余吸收峰，而在 300 nm 处获得了增加的吸收峰。 当前研究的最初目标是在高放射性和热环境中支持基于 LIBS 的仪器，以承受显着的辐射效应。 比较作为样品的光学材料的吸收光谱表明，S2000 是实现基于 LIBS 的仪器的最理想材料，最高退火温度为 800 C，中子注量为 1.7 x 10 17 n。厘米-2。 在 532 nm 和 1064 nm 的相关 LIBS 波长下，S2000 仅显示边缘辐射引起的衰减。在同时辐照热退火下，I3O2 产生了高达 900 nm 的相当大的辐射诱导衰减，这可能会限制 532 nm 的 LIBS 激光器。 与报道的 S2000 中没有明显的辐射诱导衰减相比，蓝宝石在 532 nm 或 1064 nm 处没有表现出同时辐照热退火的辐射诱导衰减。UV 范围内的残余辐射引起的衰减峰可能会干扰 LIBS 等离子体光谱。 参考BW Morgan、MP Van Zile、CM Petrie、P. Sabharwall、M. Burger、I. Jovanovic，暴露于中子和伽马辐射下的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。2022.核材料杂志。

近日，《麻省理工科技评论》2022年“全球十大突破性技术”正式发布。此次发布的突破性技术包括：“新冠口服药”“实用型聚变反应堆”“终结密码”“AI蛋白质折叠”“PoS权益证明”“长时电网储能电池”“AI数据生成”“疟疾疫苗”“除碳工厂”“新冠变异追踪”。每年评选的“全球十大突破性技术”，都具有很强的科技“策源”属性，今年的也不例外。例如“终结密码”可以使各大公司改变认证方式，不再是极其不安全的字母和数字；“长时电网储能电池”可以帮助分摊可再生能源的供应压力，并扩大清洁能源的使用范围；“AI数据生成”有望填补数据资源丰富的领域的空白等。新冠口服药A pill for COVID重大意义：易于服用的治疗严重的 COVID-19 的药片也可能对下一次大流行病起作用。主要研究者：默克，辉瑞，Pardes Biosciences技术可实现性：已实现还记得唐纳德特朗普（Donald Trump）服用的治疗疟疾的羟氯喹，以及将人们送到毒物控制中心的马用驱虫剂伊维菌素（ivermectin）吗？这些药物对新冠肺炎 COVID-19 并不有效。但是，人们还是迫切地希望它们是有效的。吞下一粒药丸就能使病毒消失，这是一个朴素的愿望。现在，这个愿望变成了现实：通过使用截然不同的方法来设计药片以阻止新冠病毒。事实证明，新的方法确实有效。感染几天的病人服用辉瑞公司的一种抗病毒药物后，可将住院的几率减少 89%。美国政府已经订购了价值100亿美元的这种名为 Paxlovid 的新药。新的药片并不只是在黑暗中一次幸运的尝试。化学家们设计这种药物来扰乱病毒的自我复制能力，该药会锁定并阻断一种叫做蛋白酶的蛋白质，它是新冠病毒进行具有威胁性的复制的核心。其它类型的冠状病毒中也存在类似的蛋白酶，这意味着辉瑞公司的药物也有望抵御下一次大流行病。而且，科学家们确信，更多像 SARS-CoV-2 病毒（新冠病毒） 这样的病原体，正潜伏在蝙蝠居住的洞穴和工业化的养殖场中。新的抗病毒药物的研发比病毒疫苗的设计、合成和测试时间更长（其中一种来自默克公司，这种药物主要针对病毒复制的不同机制）。但是，这些抗病毒药物仍然创造了记录。以前从未有一种全新的战胜疾病的分子能如此迅速地从化学家的实验室进入志愿者的口中，并获得美国食品和药物管理局的批准。辉瑞公司的 CEO 艾伯特波拉（Albert Bourla）说，当他在2021年11月得到该药物有效的消息时，他激动得“泪流满面”。该药片将防止许多人死于 COVID-19，包括免疫系统较弱而疫苗对其无效的人。如果出现了能打败疫苗的新变种，抗病毒药物可能是我们最后的手段。实用型聚变反应堆Practical fusion reactors重大意义：核聚变有望产生廉价的、无碳的、永远在线的能源，没有核反应堆堆芯熔毁的危险，也几乎没有放射性废物。主要研究者：Commonwealth Fusion Systems，国际热核聚变实验反应堆（ITER），美国劳伦斯利弗莫尔国家点火装置，Helion Energy，托卡马克能源公司（Tokamak Energy），通用聚变公司（General Fusion）技术可实现性：大约10年2021年9月， Commonwealth Fusion Systems 的研究人员对一块10吨重的D型磁铁缓慢充电并提升场强，直到它超过20特斯拉（T）。这是同类磁铁的一个新记录。该公司的创始人说，这一壮举解决了开发一个紧凑、廉价的聚变反应堆过程中所面临的主要工程挑战。几十年来，核聚变发电一直是物理学家的梦想。在远高于1亿摄氏度的温度下，就像在太阳中一样，核子融合在一起，在此过程中释放出大量的能量。如果研究人员能够在地球上以可控和持续的方式实现这些反应，那么它就可以利用几乎无限的燃料来源，提供廉价、持续、无碳的电力来源。在其中一种方法中，磁铁被用于将离子和电子的气体，即所谓的等离子体，限制在甜甜圈形状的反应器内。更强大的磁铁意味着更少的热量损失，从而使得更多的核聚变反应可以在一个更小、更便宜的设施内发生。这种改变不仅仅是一点点：磁场强度增加一倍，产生相同能量所需的等离子体的体积就会减少16倍。尽管过去数十年的研究已经耗费数十亿美元的投资，但还没有人建造出一个产生能量比反应堆的消耗更多的核聚变工厂。但是，Commonwealth Fusion Systems 及其支持者充满希望，其他聚变初创公司和研究工作也报告了最近的进展。Commonwealth Fusion Systems 正在建设一个工厂，以大规模生产磁铁，并为原型反应堆奠定基础。如果一切如愿，这家初创公司计划在21世纪30年代初期向电网提供聚变能源。终结密码The end of passwords重大意义：各大公司终于改变了认证方式，不再使用极其不安全的字母和数字。主要研究者：微软，谷歌，Okta，Duo（Alphabet 旗下）技术可实现性：已实现在20世纪60年代初，麻省理工学院教授费尔南多科尔巴托（Fernando Corbató）正在开发一种新的共享计算机系统，并希望有一种方法让人们能够保护他们的私人文件，他的解决方案是使用密码。多年来，科尔巴托的解决方案战胜了其它技术手段，成为了我们登录几乎所有地方的标准方式。那么问题是什么？密码本质上是不安全的。它可以被窃取、猜测或被暴力破解。但大多数情况下，人们会使用一些低级的密码。更糟糕的是，他们还重复使用。像 Dashlane 和 1Password 这样的密码管理器可以为你追踪所有这些不同的字母数字，甚至可以替换掉那些薄弱的密码。但在安全方面，密码管理只是措施的一半，真正的行动是完全消除密码。这一过程已经在进行中。像 Okta 和 Duo 这样面向企业的公司，以及像谷歌这样的个人身份供应商，都为人们提供了无需输入密码就能登录应用和服务的方法。同时，苹果公司的面部识别系统已将生物识别登录纳入主流。最值得注意的是，微软在2021年3月宣布，其部分客户可以完全不输入密码，随后在9月，告诉人们可以完全删除他们的密码。那些被称为“其他”的认证方法，终于取得了胜利。你可能已经亲身经历过这种情况。你去登录一个网站或启动一个应用程序，但你没有被要求输入密码，而是被提示从认证应用程序中输入一个六位数的代码，点击你手机上的通知，或点击发送到你电子邮件的链接，抑或只需要把手机举到你的面前。这些操作都很简单。至于输入一堆你必须回忆、写下或存储在数据库中的字符和符号？摆脱这一切吧。AI蛋白质折叠AI for protein folding重大意义：DeepMind 通过解决生物学中一个困扰研究者长达50年的问题，为药物发现和设计开辟了新的道路。主要研究者：DeepMind（Alphabet 旗下），lsomorphic Labs（Alphabet 旗下），Baker Lab（华盛顿大学）技术可实现性：已实现到2020年底，英国的人工智能实验室 DeepMind 已经在人工智能方面取得了许多令人印象深刻的成就。然而，当该小组预测蛋白质折叠的程序于当年11月发布时，生物学家对它的工作效果感到震惊。你的身体所做的一切，几乎都是通过蛋白质完成的。因此，获悉单个蛋白质的作用对大多数药物开发和了解许多疾病都至关重要，而一个蛋白质的作用是由其三维结构决定的。蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸会折叠成一个复杂而扭曲的结。确定这种形状，从而确定蛋白质的功能，需要在实验室中花费数月时间。多年来，科学家们一直在尝试用计算机预测的方法来使这一过程更容易。但是，没有一种技术能够接近人类所达到的准确性。DeepMind 开发的 AlphaFold2 改变了这种情况。该软件使用一种称为深度学习的人工智能技术，可以预测蛋白质的形状，甚至精确到原子，这是计算机第一次达成与实验室中使用的速度较慢但结果准确的技术相当的水准。世界各地的科学团队已经开始使用它来研究癌症、抗生素抗性和新冠病毒。DeepMind 还建立了一个公共数据库，在 AlphaFold2 预测蛋白质结构时，它会将其填入数据库。这个数据库目前有大约80万个条目，DeepMind 说它将在明年增加超过1亿个条目，包含了几乎科学上已知的所有蛋白质。DeepMind 已将这项工作孵化成一家名为 Isomorphic Labs 的公司，据说该公司将与现有的生物技术和制药公司合作。AlphaFold2 的真正影响可能需要一两年的时间才能明确，但其潜力正在世界各地的实验室中迅速展开。PoS 权益证明Proof of stake 重大意义：一种确保数字货币安全的替代方法可以结束加密货币的能源消耗困境。主要研究者：Cardano，Solana，Algorand，以太坊技术可实现性：以太坊2022年可实现像比特币这样的加密货币需要使用大量的电力。2021年，比特币网络消耗了超过100太瓦时，比芬兰的年度能耗还要多。权益证明提供了一种建立不需要耗能太多的网络的方法。如果一切按计划进行，世界第二大加密货币、运行各种应用程序的以太坊将在2022年上半年过渡到这种模式。预计这一转变将减少99.95%的能源使用。加密货币在区块链上运行，通过交易产生的数字账本，其安全性必须得到保证，防止作弊者、欺诈者和黑客入侵。比特币和以太坊目前使用工作量证明算法来确保安全：“矿工”解决加密难题，从而竞争验证新交易区块的权利。成功的“矿工”会获得加密货币作为他们工作的奖励。工作量证明意味着寻找数学难题的解决方案，这需要大量的计算能力，因此也需要电力。有了权益证明，验证者不必相互争夺并在能源和计算硬件上投入巨大。相反，他们的加密货币缓存或权益，允许他们进入一个抽奖活动。那些被选中的人获得了验证一组交易的权力（并因此获得更多的加密货币）。在一些网络中，表现出不良行为的验证者会受到惩罚，从而失去一部分权益。以太坊将成为使用权益证明的最大网络。它已经为该系统建立了一个新的区块链，且该系统一直在平行运行。现在需要发生的是“合并”，将实际执行交易和持有用户资产的“层”（Layer）转移过来，并在此过程中摒弃工作量证明。如果成功，以太坊的股权证明区块链可以为广泛应用的节能技术创造条件。其他网络也考虑过转换，但他们似乎采取了观望的态度。长时电网储能电池Long-lasting grid batteries重大意义：廉价、持久的铁基电池可以帮助分摊可再生能源的供应压力，并扩大清洁能源的使用范围。主要研究者：ESS，Form Energy技术可实现性：已实现2021年4月，一个阳光明媚的下午，可再生能源打破了加州主要电网的记录，提供了足够的电力来满足94.5%的需求。这一时刻被誉为低碳化道路上的一个里程碑。但是，当太阳落山，微风停止，会发生什么？处理可再生能源带来的波动式电力生产需要廉价的存储，时间为数小时甚至数天，新型的铁基电池可能能够胜任这一任务。总部位于俄勒冈州的ESS公司，其电池可以储存4至12小时的能量，它在2021年推出了其第一个电网规模的项目。总部位于马萨诸塞州的 Form Energy 公司在2021年筹集了2.4亿美元，其电池可储存电能长达100小时，它的第一次安装将是在明尼苏达州的一个一兆瓦的试验工厂，预计将在2023年完成。这两家公司都选择使用铁基电池，而铁是地球上最丰富的材料之一。这意味着他们的产品最终可能比其他电网存储候选者，如锂离子电池和钒系液流电池更便宜。Form Energy 公司表示，其电池最终的成本可能仅为每千瓦时 20 美元，甚至低于未来几十年对锂离子电池的乐观预测。但是，仍有一些挑战需要解决。铁基电池的效率通常很低，这意味着投入其中的相当一部分能量无法被回收。另外，副反应也会随着时间的推移而使电池退化。但是，如果铁基电池能够以足够低的成本被广泛部署，它们可以帮助更多人使用可再生能源供电。AI数据生成Synthetic data for AI疟疾疫苗Malaria vaccine除碳工厂Carbon removal factory新冠变异追踪COVID variant tracking

日本原子能机构发表道歉声明　　1月26日晚，在接到CNTV记者有关“反应堆事故”的求证函后，日本原子能机构(JAEA)在其官方网站上发表声明称，日本《产经新闻》有关“中国快中子反应堆事故”的报道并非基于该机构的官方信息，并对这一未经证实的信息透露给媒体表示十分地遗憾。　　声明表示：“1月25日出版的《产经新闻》报道称，日本原子能机构(JAEA)调查发现，中国的一座快中子实验堆因发电机所在的建筑物内发生事故，核反应堆停止了运行。但是，该报道所依据的并不是日本原子能机构获取的官方信息。目前，日本原子能机构并未掌握有关该反应堆的足够信息，对于这一未经证实的信息为媒体得知并进行报道表示十分地遗憾。同时，日本原子能机构将在全体工作人员中加强警示，避免此类事件再度发生。”　　此前《产经新闻》的报道称：北京郊外一座快中子实验堆在2011年10月，曾因为发电机所在的建筑物内发生事故核反应堆停止了运行，这座核反应堆没有防止核泄漏的覆盖容器，中央控制室内还有管理员休息的床，安全管理等级水平低，且“政府没有公开”。

经过１０余年设计制造、３５亿美元投资，美国建成世界最大激光器　　新浪科技讯 北京时间5月7日消息，据美国《连线》杂志网站报道，在劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)国家点火设施(NIF)的科学家，希望利用192个激光器和一个由400英尺长的放大器及滤光器阵列构成的装置，制造出一个像太阳或者爆炸的核弹一样的自维持聚变反应堆(self-sustaining fusion reaction)。最后一批激光器安装完毕后，《连线》网站记者参观了这个点火设施。观看看世界上最先进的科学设备。　　1.美国“国家点火装置”　　这个大部头看起来可能很像迈克尔贝执导的《变形金刚》中的人物，但是这个大型机器很快就会成为地球上的恒星诞生地。　　美国“国家点火装置” 位于加州，投资约合24亿英镑，占地约一个足球场大小。科学家希望该激光器能模仿太阳中心的热和压力。“国家点火装置”由192个激光束组成，产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。2010年，192束激光将被汇聚于一个氢燃料小球上，创造核聚变反应，打造出微型“人造太阳”，产生亿度高温。　　2.庞大的靶室　　庞大的靶室　　在庞大的靶室里，192束激光束进入直径是33英尺的蓝色真空室，在那里跟一个胡椒瓶大小的目标物相撞。然后这些光束会以动力较低的红外线的形式，从该仪器的不同部位出来，这个部位跟DVD播放器的内部结构类似。接着激光经过一系列复杂的放大器、过滤器和镜子，以便变得足够强大和精确，可以产生自维持聚变反应堆。　　3.包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球　　包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球　　这个铍球包含放射性氢同位素、氘和氚。科学家将利用这个系统的192个激光器产生的X射线轰击它。核子熔合的关键是有足够的能量把两个核子熔合在一起，在这项实验中用的是氢核子。由于把两个核子分开的斥力非常强，因此这项任务需要利用极其复杂的工程学和特别多的能量。　　例如，在光束进入真空室(包含图片上方的目标物)之前，激光必须通过巨大的合成水晶，转变成紫外线。发射到真空室里的光束会进入一个被称作黑体辐射空腔(hohlraum)的豆形软糖大小的反射壳(reflective shell)里，光束的能量在这里产生高能X射线。从理论上来说，X射线的能量应该足以产生可以克服电磁力的热和压力，这样核子就能熔合在一起了。电磁力促使同位素的核子分开。　　4.靶室顶部的起重机和气闸盖　　靶室顶部的起重机和气闸盖　　在第一张照片的靶室顶上，是用来把底部仪器放入真空室的起重机和气闸盖。如果这个仪器产生作用，它将成为未来发电厂的前身，将提高科学家对宇宙里的力的理解。当常规核试验被禁止的时候，它还有助于我们了解核武器内部的工作方式。　　5.精密诊断系统　　精密诊断系统　　激光束将被发射到精密诊断系统里，以在它进入靶室以前，确定它能正常工作。　　6.激光间　　激光间　　在激光间(laser bay)里眺望，会看到国家点火设施的激光间2号向远处延伸超过400英尺，激光在从这里到达靶室的过程中，会被放大和过滤。过去35年间，科学家在劳伦斯利弗莫尔国家实验室建设了另外3个激光熔合系统，然而它们都不能生成足够达到核子熔合的能量。第一个激光熔合系统——Janus在1974年开始运行，它产生了10焦耳能量。第二项试验在1977年实施，这个激光熔合系统被称作Shiva，它产生了10000焦耳能量。　　最后一项实验在1984年实施，这个被称作Nova的激光熔合项目产生了30000焦耳能量，这也是它的制造者第一次相信通过这种方法可以实现核子熔合。国家点火设施科研组制造的这个最新系统有望产生180万焦耳紫外线能量，科学家认为这些能量已经足以在劳伦斯利弗莫尔国家实验室里产生一个小恒星。　　7.磷酸盐放大玻璃　　磷酸盐放大玻璃　　国家点火设施包含3000多块混合着钕的磷酸盐放大玻璃，这是在熔合试验中用来增加激光束的能量的一种基本材料。这些放大玻璃板隐藏在密封的激光间周围的围墙里。　　8.技术人员在激光间里安装光束管　　技术人员在激光间里安装光束管　　技术人员在激光间里安装光束管，激光通过这些管会进入调试间。激光在调试间里会被重新改变运行路线，并重新排列，然后被输送到靶室里。　　9.紧急停运盘　　紧急停运盘　　在整个国家点火设施里，标明激光位置的紧急停运盘(emergency shutdown panels)，可在激光发射时，为那些在错误的时间站在错误的地方的科学家和技术人员提供安全保障。　　10.光导纤维　　光导纤维　　光导纤维(黄色电缆部分)把低能激光传输到能量放大器里。然后在通过混有钕的合成磷酸盐的过程中，利用强大的频闪放电管放大。　　11.能量放大器　　能量放大器　　能量放大器隐藏在天花板上的金属覆盖物下面，它含有可增大激光能量的玻璃板。在激光刚刚进入放大玻璃前，灯管把能量吸入玻璃里，接着激光束会获得这些能量。　　12.可变形的镜子　　可变形的镜子　　可变形的镜子隐藏在天花板上覆盖的银膜下面，这种镜子是被用来塑造光束的波阵面，并弥补它在进入调试间前出现的任何缺陷。每个镜子利用39个调节器改变镜子表面的形状，纠正出现错误的光束。你在照片中看到的电线是用来控制镜子的调节器的。　　13.激光放大器　　激光放大器　　激光束在进入主放大器和能量放大器前，较低前置放大器会放大激光束，并给它们塑形，让它们变得更加流畅。　　14.便携式洁净室　　便携式洁净室　　科学家利用一个独立的便携式洁净室(CleanRoom)运输和安置能量放大器和其他元件，这个洁净室就像用来装配微芯片的小室。　　15.能量放大器　　能量放大器　　每个能量放大器都被安装在洁净室附近，然后利用遥控运输机把它们运输到梁线所在处。　　16.技术人员校对能量放大器　　技术人员校对能量放大器　　从照片中可以看到，能量放大器在被放入梁线以前，技术人员正在对它进行校对。　　17.模仿NASA的主控室　　模仿NASA的主控室　　照片中的主控室看起来跟美国宇航局的任务控制中心很相似，这是因为前者是模仿后者建造的。国家点火设施并不是利用这个主控室把火箭发射到外太空，而是设法通过激光，利用它把恒星的能量(核子熔合)带回地球。　　18.光束源控制中心　　光束源控制中心　　光束源控制中心即已知的主控振荡器室，看起来跟数据中心(Server Farm)很像，但是这个控制中心不是利用电脑，而是安装了一排排架子。光束通过光纤前往能量放大器的过程中，看起来就像网络供应商使用的网络。　　19.国家点火设施的激光源　　国家点火设施的激光源　　国家点火设施的激光是从一个相对较小、能量较低，并且比较呆板的盒子里发射出来的。这个激光器呈固体状态，跟传统激光指示器没有多大区别，不过它们发射的光波波长不一样，前者是红外线，后者是可见光。　　20.高能灯管　　高能灯管　　高能灯管(flashlamps)跟照相机里的灯管一样，但是前者的体积超大，它可以用来激发激光。每束光束刚产生时，强度仅跟你的激光指示器发出的激光强度一样，但是它们在二十亿分之一秒内，强度就能曾大到500太拉瓦，大约是美国能量输出峰值时功率的500倍。　　这一结果是能实现的，因为该实验室里拥有巨大的电容器，里面储存了大量能量。这个电容器非常危险，当它充电后，这个房间将被封闭，禁止任何人靠近，以免出现高压放电现象，伤着来访的人。　　国家点火设施的外面看起来很像《半条命(Half-Life)》的拍摄现场，这种普通的外观掩饰了在里面进行的历史性科学研究。(孝文) 英刊揭秘世界最强激光产生过程(组图)　　导读：2009年4月，耗资达35亿美元的美国“国家点火装置”(NIF)正式开始进行相关实验，并计划于2010年最终实现聚变反应。届时会将192束激光同时照射在一个微小的目标上，是迄今世界上性能最强大的激光装置。英国《新科学家》杂志网站13日撰文揭秘世界最强激光产生过程。以下为全文：　　“国家点火装置”是美国国家核安全管理局(NNSA)的库存管理计划的关键环节。在受控实验室条件下，“国家点火装置”将进行聚变点火和热核燃烧实验，实验结果将为NNSA提供相关武器生产条件的实验手段。这些条件对NNSA在不开展地下核试验的条件下评估并验证核武库的工作至关重要。“国家点火装置”实验将研究武器效应、辐射输运、二次内爆和点火相关的物理学机理，并支持库存管理计划继续取得成功。“国家点火装置”是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统，用于在实验室条件下实现人类历史上的第一次聚变点火。192束矩形激光束将在30英尺的靶室中实现会聚，其中靶室内含有直径为0.44厘米的氢同位素靶丸。发生聚变反应时，温度可达到1亿度，压力超过1000亿个大气压。　　以下是“国家点火装置”产生最强激光的几大步骤：　　1、安装球形外壳　　 　　安装球形外壳　　为了产生聚变所必须的高温和高压，“国家点火装置”将汇聚其所有192束激光束同时射向一个氢燃料目标之上。“国家点火装置”呈球形(如图所示)，直径约为10米，重约130吨。装置内有一个目标聚变舱，点火实验就发生于目标聚变舱内。整个球体由18块铝材外壳拼接而成，每块外壳均约10厘米厚。球体外壳上正方形窗口就是激光束的入口，而圆形窗口则是用来安装和调节诊断装置，诊断装置共有近100个分片。　　2、用调节器调整靶位　　 　　用调节器调整靶位　　这是目标聚变舱内部的照片。激光束通过外壳上的入口进入目标舱，把将近500万亿瓦特的能量瞄准于位置调节器的尖端。图中右侧的长形带有尖端的物体就是位置调节器，每次实验的目标氢燃料球就置放于尖端之上。当所有激光束全部投入时，“国家点火装置”将能够把大约200万焦耳的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上，它比此前任何激光系统所携带能量的60倍还要多。当激光束的热和压力达到足以熔化小圆柱目标中氢原子的时候，所释能量要比激光本身产生的能量更多。氢弹爆炸和太阳核心会发生这类反应。科学家相信，总有一天通过核聚变而不是核裂变会产生一种清洁安全的能源。　　3、将燃料放入燃料舱(圆柱体)　　 　　将燃料放入燃料舱(圆柱体)　　进入“国家点火装置”的所有192束激光束都将被引向图中这个铰笔刀大小的圆柱体。该圆柱体中将装有聚变实验所使用的目标燃料，目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。实验时，激光束将通过各自窗口进入目标舱内，从各个方向压缩和加热氢燃料球，希望能够产生自给能量的聚变反应。曾经有不少科学家认为可控核聚变反应是不可能实现的。近年来，科学家找到了一些点燃热聚变反应的方法，美国研究人员找到的方法是利用高能激光。虽然科学家们也尝试了其他种核聚变发生技术，但从已完成的实验效果看，激光技术是目前最有效的手段。除激光外，利用超高温微波加热法，也可达到点燃核聚变的温度。　　4、压缩并加热燃料　　 　　压缩并加热燃料　　所有激光束进入这个金属舱内部时，他们将产生强烈的X光线。这些X光线不仅仅可以把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点，它还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。尽管激光的爆发只能持续大约十亿分之一秒，但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成氦，同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变，直到燃料用尽为止。在激光点火装置内，一束红外线激光经过许多面透镜和凹面镜的折射和反射之后，将变成一束功率巨大的激光束。然后，研究人员再将该激光束转变为192束单独的紫外线激光束，照向目标反应室的聚变舱中心。当激光束照射到聚变舱内部时，瞬间产生高能X射线，压缩燃料球芯块直至其外壳发生爆裂，直到引起燃料内部的核聚变，从而产生巨大能量。　　5、用磷酸二氢钾晶体转换激光束　　 　　用磷酸二氢钾晶体转换激光束　　激光束在进入目标舱内之前，必须要先由红外线转换成紫外线，因为紫外线对加热目标燃料更为有效。激光转换过程必须要使用磷酸二氢钾晶体。图中的这块磷酸二氢钾晶体重约360公斤。首先将一粒籽晶放入一个高约2米的溶液桶中，经过两个月的培养才可形成如此巨型的晶体。然后将晶体切割成一个个截面积约为40平方厘米的小块。“国家点火装置”共需要大约600多块这样的晶体小块。“国家点火装置”将被用于一系列天体物理实验，但是，它的首要目的是帮助政府科学家确保美国“老年”核武器的可靠性。“国家点火装置”项目的建造计划于上世纪90年代早期提出，1997年正式开始建设。(刘妍)

悬浮滑板、智能宇宙飞船、可食用的食品包装袋以及其他更多产品，都位列美国《时代》周刊网站于2014年11月20日评选出来的25项最佳发明之列。这些发明不仅使得我们的世界更美好、更智能，而且，从某种意义上来说，更加充满乐趣。　　磁悬浮滑板--Hendo Hoverboard　　1.磁悬浮滑板　　在1989年上映的科幻电影《回到未来Ⅱ》中，马丁· 麦克弗莱的反重力悬浮滑板曾让不少人惊叹。现在，由加州技术公司Hendo 倾情打造的Hendo Hoverboard磁悬浮滑板则将其变成了现实。这款&ldquo 悬浮滑板&rdquo 依靠四个圆盘状&ldquo 悬停引擎&rdquo 磁场来产生升力，能够像磁悬浮列车般，在离地面1尺高的地方悬浮起来。它的创造者表示：该技术类似于磁悬浮列车，但是更加高效和经济实惠。　　尽管这款&ldquo 悬浮滑板&rdquo 目前只能在离地面1尺高的地方漂浮 只能通过铜或铝等导体工作 且迄今为止只接到10个订单 电池的寿命也只有15分钟。但是，这项技术仍然是革命性的。该公司的创办人格雷格· 亨德森和吉尔· 亨德森打算利用他们通过众筹网站募集到的45万多美元，大力发展这种磁悬浮技术。他们认为这一技术能在地震中让建筑物保持稳定，从而保护有价值的艺术品等。格雷格说：&ldquo 这种悬浮滑板是让这项技术走进现实的第一步。&rdquo 　　由印度太空科研机构(ISRO)研发的火星轨道探测器&mdash &mdash Mangalyaan　　2.超级智能的火星轨道探测器：&ldquo 曼加里安&rdquo 　　由印度空间研究组织研制　　没有哪个国家能在火星探测任务中一举中的，第一次尝试就取得成功，美国不行 俄罗斯不行 欧洲也没有做到，但印度做到了。2014年9月24日这一天，由印度空间研究组织(ISRO)研制的无人驾驶的轨道飞行器&ldquo 曼加里安(Mangalyaan，在印地语中意为&lsquo 火星船&rsquo )&rdquo 号成功进入火星轨道，成为亚洲第一个成功执行火星任务的国家。建造这艘飞船的成本仅为7400万美元，甚至要比电影《地心引力》的预算还要低。　　既然成本这么低，也不能要求&ldquo 曼加里安&rdquo 的配置有多么精良了。这个无人驾驶的轨道飞行器外层覆盖着金色反光箔，探测器的尺寸与一个标准冰箱差不多，只能携带5台(4台研究设备和1架照相机)设备，完成一些简单的任务，比如，测量火星上的甲烷和火星表面的组成成分等，从而试图发现火星曾经拥有或可能依然拥有生命的线索。　　3.车载核聚变反应堆　　由美国洛克希德· 马丁公司研制　　核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下(如超高温和高压)，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核(如氦)并释放出大量能量的过程，这是能源研究领域的&ldquo 圣杯&rdquo ，因为这种方法几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式，但迄今为止，这种方法一直很难掌控。不过，现在情况发生了变化。　　据英国《每日邮报》网站10月16日报道，美国洛克希德· 马丁公司表示，小得足以装到卡车后面的首批反应堆会在10年后投入使用。最初的研究证明了建造尺寸为2.1米× 3米的100兆瓦反应堆的可行性，这样的尺寸大约是目前核反应堆的十分之一。　　洛克希德系统的关键在于他们的管状设计，这使他们能够避开传统核聚变反应堆设计的一个局限，即反应堆只能容纳数量有限的等离子体。利用内置有特定形状磁场的所谓紧凑型聚变反应堆找到了一种约束等离子体的方法。当等离子体试图碰撞时，该磁场会做出抵抗从而对其形成抑制。实际上这意味着等离子体可以自我抑制。　　洛克希德表示将在1年之内建造和试验一台紧凑型核聚变反应堆，并在五年后制造出一台原型反应堆。尽管这一切听上去很美好，但也有专家对此表示怀疑。不过，如果洛克希德马丁公司真的能够制造出一种可行的核聚变反应堆，那么，将彻底改变全球的能源面貌。　　无线充电--WiTricity　　4.无线充电技术　　已在丰田汽车、Intel公司的电脑上测试成功　　我们已经有了无线网络、无线电话，日常电器被束缚在墙上的日子还远吗?目前的确有电力垫这样的充电器来为手机等小玩意充电。但来自美国马萨诸塞州沃特敦的无线电力公司WiTricity的野心更大，他们决定让无线充电技术走得更远。　　该公司研发的技术&mdash 一个能制造出磁场的插入式线圈，可以为2.4米远的物体充电，这一技术已经在丰田公司的电动汽车(使用了充电垫)、英特尔公司的个人电脑(使用了充电板)等设备上进行了测试。该公司首席执行官亚历克斯· 格鲁岑表示，在十年之内，房间里就可以实现无线化，包括电灯、电视机以及音响等电器，都可以从一个中央充电设施那儿获得电力。　　5.3D打印出任何东西　　一台机器能够制造出万物?这听起来就像是科幻小说中出现的场景，但3D打印技术的出现和崛起，让这一切变成了现实。3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。　　对于消费者和某些企业来说，这真是一个巨大的福利。在过去一年，人们用3D打印技术打印出了各种物体，甚至包括汽车等。例如，荷兰学生利用3D打印技术，打印出了环保汽车 科学家用3D打印技术，打印出了人体器官 通用电气公司则使用3D打印技术来提升其发动机的效率。3D系统公司的首席执行官阿维· 赖肯塔尔说：&ldquo 这一技术与我们的生活息息相关，能让我们获得任何东西&rdquo 。该公司研制出的3D打印机甚至打印出了糖果和乐器。　　重新定义智能的手表&mdash &mdash Apple Watch　　6.重新定义智能的手表：Apple Watch　　售价349美元起，预计于2015年年初出货　　大多数智能手表都在做一件事情：那就是将使用手机的体验压缩到手表上，但结果都差强人意。而苹果公司于2014年9月发布的Apple Watch则完全重塑了手腕上的计算机的概念，它使用一种新奇的接口，将触摸屏和物理按钮结合在一起。　　这款腕表除了能指出时间 还能发送信息 指引方向 追踪佩戴者的健康状况而且无线支付。这块手表也紧随时尚，推出了拥有18K金的高端型号。Apple Watch 的另一个卖点是易于更换且多样的表带，其结构也颠覆了其他腕表的设计，如此一来使用者就可以就服装场合与目的来更换不同风格的表带，这点也符合了传统礼节中不同场合配合不同腕表的习惯。　　这款手表预计于2015年3月份上市。苹果前工业设计总监(现在是Ammunition设计公司创始人和 Beats 耳机的设计师)罗伯特· 布伦纳表示：&ldquo 苹果公司对这款产品倾注了心血。这种做法非常勇敢，因为他们正在未知的领域冒险。&rdquo 　　将安全放在首位的智能手机&mdash &mdash BlackPhone　　7.将隐私放在首位的智能手机：&ldquo 黑色手机&rdquo 　　美国皮尤研究公司的报告指出，几乎一半的美国人觉得通过手机分享私人信息不安全。因此，手机用户如何能将数据隐藏起来呢?进入&ldquo 黑色手机(Blackphone)&rdquo 官网，一款将隐私放在首位的手机赫然在列。这款手机由该公司在斯诺登引发的&ldquo 棱镜门&rdquo 事件之后研制而成，运行定制版的安卓操作系统，这款名为&lsquo Privat OS&rsquo 的系统号称是围绕&ldquo 安全至上&rdquo 的理念打造的，剥除了一些可能使数据容易受攻击的特征，比如日历同步功能等。而且。这款手机也拥有多个对电话记录、短信和浏览历史进行加密的软件，加密程度远远超过普通的智能手机(这一点或许会使这款&ldquo 黑色手机&rdquo 成为执法人员诟病的目标，他们表示，加密技术使他们更难抓捕罪犯) 还有全面的数据清除和恢复功能。　　数据加密协议PGP的创造者、该设备的研发者之一菲尔· 齐默尔曼称，&ldquo &lsquo 黑色手机&rsquo 为用户确保其隐私的安全和对通信的控制，同时也提供他们所期望的其他高端智能手机的一切功能&rdquo 。　　不过，即使使用这款黑色手机，用户也需要对其输入或上载的内容保持警惕。就像&ldquo 黑色手机&rdquo 公司的首席执行官托比· 韦尔-琼斯所解释的那样：&ldquo 假设存在魔法隐身斗篷那样的事物是相当危险的。&rdquo 　　最万能的冷却器　　8.最智能化的多功能冷却器　　60多年来，冷却器一直在派对上发挥着重要的作用，能提供无尽的冰，将派对需要的点心置于其中，但对波兰人赖安· 格雷普来说，这还不够好。　　结果，世界上最智能化的多功能派对冷却器诞生了。它能储存食物和饮品 能充当搅拌机 内置有LED灯(可分辨出啤酒和饮料)和开瓶器、内置USB接口可以为智能手机或平板电脑充电、在盖子下方设计了水果刀槽位 可移动的防水蓝牙无线扬声器、可适应各种地形的巨大轮子。格雷普：&ldquo 我只是想制造出世界上最酷的冷却器。&rdquo 因此，他将其命名为&ldquo Coolest Cooler(最酷的冷却器)&rdquo 。　　格雷普的第一台原型机于今年年初首次在众筹网站Kickstarter&ldquo 现身&rdquo ， 6.3万名支持者为其筹集到了1330万美元。而且，仅仅5天之内，他就融资340万美元并一举打破了Kickstarter的融资速度纪录。　　保持抬头挺胸状态的警告器&mdash &mdash Lumo Lift　　9.矫正身姿、拒绝无精打采：抬头挺胸芯片　　你可能很想知道为何有那么多人因姿势问题而导致背痛，莫尼沙· 波卡许称，这只是因为我们忘了抬头挺胸所致。波卡许的公司、总部设在加州帕洛阿尔托的Lumo BodyTech研发出了一种终极提醒芯片Lumo Lift。一旦用户将这种类似芯片的拇指大小的小玩意夹在衬衫上后，它就能自动分析颈部和脊椎姿势，如果姿势稍有不对，它会立刻震动来提醒用户。尽管这套系统还不完美，因为当你因接电话等必要的原因而身体倾斜时，它也会发出嗡嗡声，但它已经超过公司内部制定的销售目标，其中半数用户是女性。　　波卡许表示：&ldquo 在某些情况下，只要保持正确的姿势，用户可能在一周内就能感觉到明显的改善&rdquo 。除此之外，这款芯片也扮演健身助手的角色，用于记录步数、距离和消耗的卡路里等信息。如果你担心平日懒散的姿势会形成不良的习惯，那么不妨借助这款智能设备时刻督促你保持抖擞挺拔的身姿吧。　　宝马i3　　10.诱人的电动汽车：宝马i3　　对于大多数人来说，电动汽车速度慢、不够有型而且售价昂贵。因此，今年9月21日，当宝马公司宣布它将开始出售电动汽车i3时，无疑将面临艰巨的挑战。充电3个小时，i3就可以行驶113到177公里路程，其新奇的设计使得司机们能够使用单一踏板加速和刹车，因此更节能。而且，鉴于很多人都有所谓的&ldquo 里程焦虑症&rdquo &mdash 担心电动汽车跑到半路没电，所以，不愿意购买电动汽车，而宝马公司是缓解和消除客户疑虑的先锋官，宝马i3上配备了一个备用的煤气发动机，可以在必要时为电池充电。如果客户进行长途旅行，宝马还为电动车客户出借天然气动力汽车。　　可以替代笔记本的平板&mdash &mdash Surface Pro 3　　11.可真正取代笔记本的平板电脑　　微软于今年5月20日发布的最新的&ldquo 混血儿&rdquo 平板电脑Surface Pro 3身形苗条纤细，屏幕为12英寸，具备笔记本电脑的优势，同时又可运行Word、Excel以及PowerPoint等桌面电脑软件。超薄且可拆卸的键盘盖和能够支持最大开合角度150度的内置支架使Surface比任何其他平板电脑更适合医生和商人等专业人士使用。　　正如微软Surface研发团队负责人帕尼奥斯· 帕耐所说的&ldquo 我们开发出了比Air更轻更薄，支持触摸并且屏幕分辨率更高的产品，Surface Pro 3的产品定位就是Air、乃至整个笔记本电脑的替代品&rdquo ，难怪可口可乐、西雅图儿童医院都选择它。　　专为女性设计的Ringly智能戒指　　12.智能戒指：Ringly　　同很多职业女性一样，克里斯蒂娜· 梅尔肯多也喜欢将智能手机放在包包里，这意味着她需要不断将手机拿出来，以便查看是否有重要的通知或者短信。要是她能从一款佩戴的饰品那儿获得通知提醒该多好啊。于是，智能戒指Ringly诞生了。Ringly智能戒指支持iOS和Android系统的手机，可以通过蓝牙连接，具备电话、短信功能，当佩戴者收到老板的电邮或其他不能错失的重要电话或短信时，戒指就能根据通知类别的不同，闪烁不同的颜色并发出轻微的震动。　　梅尔肯多是eBay的前产品与设计主管，也是初创公司Ringly的联合创始人兼首席执行官，迄今为止，她已经为这一概念募集到了100万美元，首批1000个预售的戒指已于今年6月份售完。　　这款智能戒指高贵优雅的设计、18K金的指环以及可供选择的黑玛瑙、绿宝石、蓝宝石等配饰让它将科技和艺术完美的融合，引起了很多女性的关注，具有很强的用户黏性。　　Ringly团队暗示到，尽管这款戒指目前仅支持提醒功能，但它未来可能会得到升级和进化，支持手势控制、移动支付和解锁房门等。(未完待续)

本报合肥12月19日电 记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，即将用于人类首座热核聚变试验堆ITER的高温超导大电流引线的研发获重要进展。该院等离子体所的科研人员，在高温超导大电流引线试验中获得了通过90千安电流的成果。这是迄今世界各国获得的最高纪录。用于本次试验的电流引线是ITER协议签署后的第一个原型尺寸的重要部件。此举表明我国正在顺利执行ITER计划并迈出了关键一步。 　　ITER试验堆的超导电流引线系统又称超导馈线系统，是ITER及未来核聚变反应堆不可或缺的重要系统之一，其加工、制造的质量直接影响到将来ITER的主机磁体能否正常运行。按照ITER各参与国之间采购包的划分，中国将独立承担ITER所有超导馈线系统的设计与制造。ITER主机内部大型超导磁体线圈能产生稳定的磁场来约束等离子体，但为之供电、供冷及测量诊断的低温系统、电源系统以及控制测量系统等，却在主机外部而且距离较远，因此需要设置一个独立的磁体传输线系统即超导馈线系统，来连接磁体线圈与各子系统，实现磁体系统电流、低温冷却和数据信号等的传输。 　　符合ITER要求的是45—68千安的超大电流引线型超导馈线系统。这次用于试验的是一个符合ITER要求的原型尺寸的电流引线，这也是参加ITER计划的七国中第一个成功通过试验的原型尺寸的部件。这种高温超导大电流引线的成功研制，不但使中国可以按时交付ITER所需的超导馈线系统，而且有利于解决聚变堆巨型超导磁体致冷节能的科学问题。

人民网3月15日电 日本福岛1号核电站面临的紧急情况15日迅速走向恶化：先是2号反应堆外壳在爆炸中受损，造成含有放射物的冷却水不断流出。紧接着，一直平静的4号反应堆起火，大量放射性物质泄漏。日本首相菅直人当即发布命令，要求距核电站30公里内居民呆在家中避险。　　有消息称，日本抢险队员已经从福岛1号核电站2号反应堆所在机房撤走，这表明反应堆厚厚的钢结构外壳可能因15日清晨的爆炸而“破损严重”，甚至到了“无法控制”状态。日本政府发布警告说，福岛1号核电站可能正在泄漏出更多放射性物质，对民众健康构成了严重威胁。　　日本政府发言人表示，虽然福岛核电站4号反应堆内没有正在使用的核燃料，但却存放着大量使用过的燃料棒，因此，救援人员正在全力灭火，防止这些同样需要降温的“核废料”继续发生严重泄漏事故。上述最新进展表示，福岛1号核电站的局势可能急转直下，变得无法收拾。　　一旦救援人员不能很快返回福岛核电站继续为这四个反应堆“退烧”，堆内核燃料将因温度过高而发生“完全融毁现象”。那样的话，像熔岩一样滚烫的核燃料会突破反应堆15厘米厚的燃料舱钢结构保护体束缚，给日本和周边国家带来无法弥补的核灾难。　　此前，因阀门故障，日本救援人员一度无法打开2号反应堆排气口，结果造成堆内压力极高，同时也造成用来冷却反应堆的海水根本无法注入其中。这意味着日本用来冷却反应堆的最后办法失灵，以致大量核燃料暴露在空气中达数小时之久，发生核泄漏可能性极大。　　虽然救援人员最终修复了减压阀，但仍无法让海水完全漫过发热的燃料棒，其结果就是2号反应堆内温度继续升高，直到其中发生了猛烈地爆炸。目前，日本政府和福岛核电站仍然坚持表示，当地不会发生类似前苏联切尔诺贝利核电站那样严重的泄露事故。　　日本现在只能继续向四个反应堆内注水降温，同时不断排出带有放射性污染物的蒸汽，并希望当地始终保持西风，不要刮东风和南风，否则日本首都东京和朝鲜半岛都将遭受污染。与此同时，就是等着反应堆自然降温至安全状态，然后彻底将这个核电站封存废弃。　在日本核电站周围检测到的放射性物质包括碘131和铯137。其中，碘131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。日本政府已计划向核电站附近居民发放防止碘131辐射的药物碘片。有关资料显示，铯137则会造成人体造血系统和神经系统损伤。　　美国分析人士指出，日本福岛核电站目前的状态与1979年美国宾夕法尼亚州三里岛核电站发生的核泄漏事故情况类似。国际核事故按严重程度分为零至7级。美国三里岛核事故被定为5级，当时由于制冷系统出现故障，导致大量放射性物质泄漏，至少15万居民被迫撤离。

兰卡斯特大学拥有英国最强的一个具备国际公认能力的核研究中心。目前，该校的研究生研究员Joshua Findley正在研究下一代核反应堆内部材料的热力学测量。他接手了一台该校于2015年购置的日立STA7200，自购买以来，这台仪器只使用过几次。为了让这台仪器恢复运行，支持收集新数据，以帮助其发表论文和完成博士学位，他联系了日立的客户支持团队寻求帮助。多功能热分析仪兰卡斯特大学拥有一台STA7200，这是一台将热重分析（TGA）和差热分析（DTA）结合至一台仪器中进行同步测量的同步热分析仪。这台2015年购置的仪器曾经只用于少数几次TG（热重）测试。在Joshua于2021年开始使用这台仪器之前，其尚未测试过这台仪器的差热分析能力。由于STA7200的高灵敏度以及让其他同事称赞不已的高性能，Joshua确信这台仪器将提供其所需的高度精确且准确的测量值。Joshua表示：“虽然我并非自主选择了这台仪器，但有人告诉我STA7200的热重应用性能首屈一指。”开发下一代核电厂Joshua的研究涉及使用STA7200研究不同熔盐的熔化，以便了解其熔化性能液相线、固相线和固-固相图。其目的是了解熔盐如何用作下一代核电厂的初级冷却剂。熔盐的优点在于其低蒸气压和高沸点，这让反应器能够在更高温度和更低压力下工作，从而使其更加有效和安全。深入了解盐的熔化和冷却性能对于了解其有效性非常重要。Joshua所使用的STA7200让他能够准确地确定其熔盐在什么温度下熔化和结晶，并准确测量不同熔盐的热容。图1中的谱图显示熔盐在受控加热和冷却下的差热分析结果。Joshua指出，“STA7200出色的基线稳定性让我的数据处理工作变得更加轻松。”关键时刻提供帮助当兰卡斯特大学的这台设备在多年未使用后出现故障并需要维修时，日立能够在第一时间派遣一名服务工程师到达设备现场，且其能够在一小时内发现故障。之后将这台仪器送至日立的一家维修中心，在日立车间进行维修，并在几周内将维修好的仪器送回兰卡斯特大学的研究实验室。日立的服务团队还确保针对Joshua的工作，正确校准这台仪器，以便其能够提供高度精确且准确的测量值。Joshua补充道：“当出现问题时，日立团队一如既往强大的及时响应能力给我留下了最深刻的印象。原本我们认为整个过程可能需要花费几个月的时间，但最终结果完全超出了我们的预期，真是太棒了。此外，日立还安排一名快递员，这让一切工作进展得更加顺利。相比于我校与情况类似的外部公司开展的合作，与日立的这次合作迄今为止体验最好。”我们的服务团队可确保快速处理和订购任何零配件，同时，Joshua也定期更新有用信息（例如，交付期以及寻找响应最快的供应商）。Joshua继续说道：“不仅日立团队的响应时间和乐于助人给我留下深刻印象，而且日立的技术顾问专家也提供颇有见地的建议，帮助我做出决策，并将我的项目引向正确方向。从我获得许可的总预算角度来看，这为我节省了宝贵的时间和金钱。他们其实没有必要这样特意为我提供额外信息和提示。”NEXTA STA热分析仪 – 明显更好的热分析50多年来，日立的热分析仪在研发和质量控制中始终被视为可靠的分析工具。日立最新的STA分析仪结合了差示扫描量热法、差热分析法和热重分析法技术，是需要全面了解所用材料的研究团体和机构的长期热门选择。除此之外，这些分析仪还允许使用标准三步法或调制DSC测量高达1500℃的热容。我们最新的STA分析仪NEXTA STA建立在先前型号的成功基础上，让您能够在广泛的温度范围内检测细微的重量变化，从而确保材料符合所需的性能和质量标准。保持业务连续性我们的全球服务中心网络可提供全方位技术支持，让您保持业务不中断和业务连续性。从维修、重新认证、维护到培训，我们的专家团队会随时为您提供帮助，让您充分利用您的仪器。我们还提供耗材和配件，因此您可以放心，您所使用的分析所需零件是正品。日立官网的服务部分还提供包括教程视频和常见问题解答在内的各种内容，可帮助您全面了解您的分析仪。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "自 2001 年起，《麻省理工科技评论》每年都会评选出当年的“十大突破性技术”，这份在全球科技领域举足轻重的榜单曾精准预测了脑机接口、智能手表、癌症基因疗法、深度学习等诸多热门技术的崛起。当然，与其说是“预测”，不如说是《麻省理工科技评论》站在全球科技最前沿，目睹了科技创新的百年变迁后的一种沉淀，是对科研迈向产业的可行性分析，是对技术商业化及影响力的研判。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "今年是《麻省理工科技评论》创刊 120 周年，2019 年的“十大突破性技术”榜单也与过去稍有不同。在本次的榜单评选中，我们非常荣幸的邀请到了比尔· 盖茨先生作为客座评选人，他全程参与了评选工作，并为本届榜单作序。本届榜单的入选技术也多是以“人类福祉”为最终目标。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "正如比尔· 盖茨先生所说，看过这些突破性技术之后，你会觉得“美好的未来，值得我们为之奋斗”。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "《麻省理工科技评论》在今天正式揭晓 2019 年“全球十大突破性技术”（10 Breakthrough Technologies）。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/c6f4caf9-2423-4090-9db1-73521570729c.jpg" title="201902271542275064.jpg" alt="201902271542275064.jpg" width="621" height="621" style="width: 621px height: 621px "//pp style="text-indent: 2em text-align: justify "图 | 2019 年《麻省理工科技评论》全球十大突破性技术榜单包括：灵巧机器人、核能新浪潮、早产预测、肠道显微胶囊、定制癌症疫苗、人造肉汉堡、捕获二氧化碳、可穿戴心电仪、无下水道卫生间、流利对话的AI助手共 10 大突破性技术。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "以下是该份榜单详细内容及部分解读节选：/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "灵巧机器人 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：机器正在通过自我学习学会应对这个现实世界。如果机器人能学会应对混乱的现实世界，那么它们就可以胜任更多的任务。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：OpenAI（人工智能非营利组织）、卡内基梅隆大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：3-5年/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "尽管人们一直在讨论机器取代人类工作的话题，但目前工业机器人仍然表现得较为笨拙且灵活性欠佳。虽然机器人可以在装配线上不厌其烦地重复着同一个动作，同时还能保持超高的精度，但哪怕目标物体被稍微移动了一点，或将其替换成不同的零件，机器人的抓取过程就会变得十分笨拙甚至是直接抓空。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "如今，虽然我们还无法让机器人做到和人一样，在看到物体后就明白如何将其拿起，但现在它可以通过在虚拟空间里进行反复的试验，最终自主学会处理眼前的物体。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "位于旧金山的非盈利组织 OpenAI 就推出了这样一套 AI 系统 Dactyl，并已成功操控一个机器手让其灵活地翻转一块积木。这套神经网络软件能够通过强化学习，让机器人在模拟的环境中学会抓取并转动积木后，再让机器手进行实际操作。这套软件开始时会进行随机的尝试，并在不断地接近最终目标的过程中逐渐加强网络内部的连接。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "通常我们无法让机器人将模拟练习中获得的知识应用到现实环境里，因为我们很难模拟出像摩擦力或是材料的不同性质这样的复杂变量。而 OpenAI 团队则通过在虚拟训练中引入随机性来克服了这个问题。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "现阶段，我们还要取得更多的突破才能让机器人变得更加灵活。但如果研究人员能够很好地利用这种学习方法，未来的机器人将有望能够学会组装电子产品、将餐具摆入洗碗机里、甚至是能够将卧床的人从床上扶起。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "核能新浪潮 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：先进的核聚变和核裂变反应堆正在走进现实。在减少碳排放和限制气候变化的努力方面，核能的作用似乎正变得越来越不可或缺。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：陆地能源（Terrestrial Energy）、泰拉能源（TerraPower）、纽斯凯尔（NuScale）、General Fusion /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：新型核裂变反应堆到 2020 年代中期有望实现大规模应用；核聚变反应堆仍需至少十年时间。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在过去的一年中，新型核反应堆发展势头强劲，核能的使用将会变得更安全，成本也更低。新型反应堆的发展包括：颠覆了传统设计的第四代核裂变反应堆、小型模块化反应堆，以及似乎永远也无法实现的核聚变反应堆。第四代核裂变反应堆的开发者，比如加拿大的 Terrestrial Energy 和总部位于华盛顿的泰拉能源（TerraPower），已经开始与电力公司建立研发合作关系，力争在 2020 年代之前实现并网发电（这个估计可能有些乐观）。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "小型模块化反应堆可以产生的电力，通常为数十兆瓦（相比之下，传统核反应堆可以产生约 1000 兆瓦的电力）。像俄勒冈州的 NuScale 这样的公司表示，小型化的反应堆可以节约资金成本，并降低环境和金融风险。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "核聚变方面也有进展。虽然没人指望可控核聚变技术会在 2030 年以前实现交付，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 这样的来自麻省理工学院的初创企业，正在取得一些积极进展。许多人认为可控核聚变只是黄粱美梦，然而，由于核聚变反应堆不会出现堆芯熔毁，也不会产生衰变期长、放射性高的核废料，它所可能会面临的公众抵制应该会比常规核反应堆少很多。（比尔· 盖茨是泰拉能源和 Commonwealth Fusion Systems 的投资方。）/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "早产预测 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：每年有 1500 万婴儿过早出生，这是 5 岁以下儿童死亡的主要原因 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：Akna Dx /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：可在 5 年内进入临床测试。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "简单的验血可以预测孕妇是否有过早分娩的风险。我们的遗传物质主要存在于细胞内。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "但是少量的“无细胞”DNA 和 RNA 也漂浮在我们的血液中，通常由垂死细胞释放。在孕妇中，这些游离的遗传物质碎片来自胎儿、胎盘和母亲的细胞。斯坦福大学的生物工程师 Stephen Quake 已经找到了一种方法来解决医学界最棘手的问题之一：大约十分之一的婴儿过早出生。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "自由漂浮的 DNA 和 RNA 携带者以前需要侵入性细胞抓取细胞的信息，例如对肿瘤进行活组织检查或刺破孕妇的腹部进行羊膜穿刺术。不一样的是现在更容易检测和分析血液中无细胞遗传物质。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在过去几年中，研究人员开始通过从血液中检测肿瘤细胞的 DNA，以及通过血液检测对孕妇进行唐氏综合症等疾病的产前筛查。这些检测依赖于寻找 DNA 中的基因突变。另一方面，RNA 是调节基因表达的分子物质，能够决定从基因中产生多少蛋白质。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "通过对母亲血液中的自由漂浮的 RNA 进行测序，Quake 筛选出与早产有关的七种基因表达的波动。这让他可以识别可能过早分娩的女性。一旦被警告，医生可以采取措施避免早产，并给予孩子更好的生存机会。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Quake 说，血液检测所运用的技术，快速，简便，每次测量不到 10 美元。他和他的合作者已经创办了一家创业公司 Akna Dx 将其商业化。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "肠道显微胶囊 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：一种小型的、可吞咽的设备，不使用麻醉也可以捕捉到肠道的详细图像，甚至在婴儿和儿童体内也可以。这一设备使肠道疾病的探测和研究变得更为容易，其中包括使贫困地区的数百万儿童发育不良的一种疾病。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：麻省总医院 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：目前在成人体内使用；婴儿试验将于2019年进行。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "环境性肠功能障碍（EED）可能是你从未听说过的花费最高昂的疾病之一。以肠道发炎、肠道泄露和营养吸收不良为特征，这一疾病在贫穷国家广泛传播，这也是这些地区许多人营养不良、发育迟缓、未能达到正常身高的原因之一。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "没有人知道引起 EED 的具体原因是什么，也没有人知道怎样预防或治疗这一疾病。切实可行的检测手段可以帮助医务工作者了解何时应该干预及怎样治疗。在婴儿中已经有了治疗方法，但诊断和研究这些幼儿肠道疾病通常需要麻醉，并将一个称为内窥镜的管子插入喉咙。这种方法昂贵、不舒服、且在 EED 盛行地区难以开展。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "因此，麻省总医院（MGH）的病理学家和工程师 Guillermo Tearney 研发了一种小型设备，这种设备能够检测 EED 的表现症状，甚至可以进行组织活检。与内窥镜不同，它在基础保健检测过程中应用简单。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Tearney 的可吞咽胶囊显微镜附在可弯曲的线型导管上，被连接到一种叫做光学相干断层成像系统( OCT )的设备上。在病人将胶囊吞咽后，医疗人员在将纤维胶囊拉回的过程中，能够无死角对整个消化道做纤维断层扫描。这种胶囊在消毒后可以重复利用（这听起来有点令人不适，但是 Tearney 的团队已经研发出一种技术，据他们说，这种技术不会造成不适。）它还带有以单细胞分辨率拍摄消化道表面的技术，以及捕捉几毫米深度的三维横截面的技术。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这项技术有几种应用；在麻省总医院, 它被用来检测巴雷特食管，一种食管癌的前身。关于 EED，Tearney 的团队研发出了一种更小的版本，可以给不能吞咽药丸的婴儿使用。这已经在盛行 EED 的巴基斯坦地区的青少年身上验证过了，此外，计划在 2019 年进行婴儿试验。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这一小型探测仪将帮助研究者们回答关于 EED 进展的相关问题——例如它会影响什么细胞和是否有细菌涉及其中——并评估干预手段和潜在疗法。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "定制癌症疫苗 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义： 通过识别各肿瘤的特异性突变，激发人体的天然防御能力，从而对癌细胞进行针对性破坏。传统化学疗法对健康细胞有很大影响，而且对肿瘤的治疗效果并不总是理想。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：BioNTech 、Genentech /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：已在临床试验/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "目前，科学家正处于将首支个性定制疫苗商业化的关键时刻。如果其效果真如预期的话，该疫苗就的确能够通过肿瘤独特的突变触发人体免疫系统对其进行识别，从而有效地阻止多种癌症的发生。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "更重要的是，与传统化学疗法不同，疫苗是通过使用人体的天然防御系统来选择性地破坏肿瘤细胞的，对健康细胞的损害较有限。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此外，在初始治疗后，攻击性免疫细胞将也会对游离的癌细胞保持警惕。在人类基因组计划完成五年后的 2008 年，当遗传学家公布了癌细胞的第一个序列时，这种疫苗的诞生就不再是天方夜谭了。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此后不久，研究人员开始将癌细胞的 DNA 与健康细胞和其他肿瘤细胞三者的 DNA 进行比较。研究证实，所有这些癌细胞都含有数百个甚至数千个特定的突变，其中大多数是这些肿瘤各自特有的。几年后，一家名为 BioNTech 的德国初创公司提供了令人信服的证据，证明含有这些突变拷贝的疫苗可以催化机体的免疫系统产生 T 细胞，从而做好发现、攻击和摧毁所有含有这些突变癌细胞的准备。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "目前正在进行的试验针对至少 10 种实体癌症，目标是在全球各地招募 560 名以上的志愿者。目前，这两家公司正在设计新的生产技术，以期能廉价快速地生产数千种私人订制疫苗。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "但这会是块“硬骨头”，因为制造疫苗需要对病人的肿瘤进行活检，对其 DNA 进行测序和分析，并将这些信息迅速传递到生产现场。一旦生产出来，疫苗就必须及时送到医院，而任何延误都可能是致命的。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "人造肉汉堡 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：实验室培育的人造肉和植物制成的素肉，能在不破坏环境的情况下接近真实肉类的味道和营养价值。人造肉的出现，可以缓解畜牧业生产造成的毁灭性的森林砍伐、水污染和温室气体排放。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：美国人造肉企业Beyond Meat /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：目前已经有成形的植物性素肉；2020年左右可研制成功实验室人造肉。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "根据联合国的预测，世界人口数量将在 2050 年达到 98 亿，人口富裕水平也会上升。但这于对气候变化来说可不是什么好事——人类一旦脱贫致富，就往往要吃掉更多肉。据预测，到 2050 年，人类吃掉的肉会比 2005 年多 70%。事实证明，饲养供人类食用的动物，是对环境的最大伤害之一。根据动物种类的不同，以西方工业化方法生产一磅肉类蛋白要比生产等量植物蛋白多用 4 到 25 倍的水，6 到 17 倍的土地，6 到 20 倍的化石燃料。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "而问题在于，人肯定不会马上就戒掉肉类。也就是说，实验室培养的人造肉和植物制成的素肉可能是抑制环境恶化的最好办法。实验室人造肉的过程，是从动物身上提取肌肉组织，然后放入生物反应器进行培育。虽然最终成品的口感可能有待提高，但外形上已经与我们正常吃的肉差不多了。荷兰马斯特里赫大学的研究人员已在为实验室人造肉的量产而努力。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "他们认为，到明年，人造肉汉堡的生产成本可能都比牛肉汉堡还低。但人造肉也不完美，生产人造肉对环境到底有多大改善，我们还只能粗估。世界经济论坛最近的一份报告说，生产实验室人造肉的温室气体排放量也只比生产牛肉生产少大概 7%。对环境更友好的肉类替代品，就是 Beyond Meat 和 Impossible Foods（比尔· 盖茨投资了这两家美国人造肉初创企业）等公司研发的植物制成的“素肉”。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "他们用豌豆蛋白、大豆、小麦、马铃薯和植物油来还原动物肉的质地和口感。Beyond Meat 公司在加州新开了一家占地 26000 平方英尺（约 2400 平方米）的工厂，已经在 3 万家商店和餐馆售出了超过 2500 万个汉堡。密歇根大学可持续系统中心分析显示，Beyond Meat 制作汉堡产生的温室气体可能比传统牛肉汉堡少 90%。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "捕获二氧化碳 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：实用且经济地从空气中直接捕获二氧化碳的方法，可以吸走超量排放的温室气体。从大气中去除CO2可能是阻止灾难性的气候变化最后的可行方法之一。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：5到10年/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "即使我们降低目前的二氧化碳排放速度，温室气体造成的变暖效应依然会持续数千年之久。为防止气温攀升至危险范围，联合国气候变化委员会当前得出的结论是，在本世纪，全世界将需要从大气中去除高达 1 万亿吨的二氧化碳。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "去年夏天，哈佛大学气候科学家大卫· 凯斯（David Keith）计算之后惊喜地发现，一种叫做直接空气捕获（Direct Air Capture，DAC）的方法，理论上可以将机器捕集二氧化碳的成本降低到每吨 100 美元以下。先前估计的成本要比这个数字高出一个数量级，因而许多科学家曾认为这项技术太过昂贵，不具备可行性。不过，直接空气捕获仍需至少数年的时间，才有可能将成本降低到接近 100 美元的范围。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "然而，一旦成功实现了二氧化碳的捕集，还要想办法处理。由凯斯在 2009 年参与共同创办的加拿大初创企业碳工程公司（Carbon Engineering），计划扩大其试验工厂的规模，来提高合成燃料的产量。这种合成燃料的关键原料之一，就是所捕获的二氧化碳。（比尔· 盖茨是碳工程公司的投资方。）/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "直接从大气中吸取 CO2，是一种高难度的应对气候变化的方法，但我们已经没有多少选择了。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "总部位于苏黎世的 Climeworks 在意大利的直接空气捕获工厂，将利用捕集到的二氧化碳和氢气一起生产甲烷，而他们位于瑞士的第二家工厂则会把二氧化碳出售给汽水企业。纽约的 Global Thermostat 也是如此，该公司于去年在阿拉巴马州完成了第一家商业化碳捕集工厂的建设。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "不过，如果二氧化碳被用于合成燃料或生产汽水，那么它们中的大部分最后还是会回到大气中去。我们的终极目标，是实现温室气体的永久封存。其中的一些会被封存在类似于碳纤维、聚合物或混凝土这样的产品中去，但更多的需要深埋于地下。目前还没有可行的商业模式来支持这项成本高昂的工作。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "事实上，从工程学的角度来看，从空气中吸取 CO2 是应对气候变化最困难、也是最昂贵的方法之一。但鉴于目前我们降低排放的进程太过缓慢，我们并没有多少别的选择。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "可穿戴心电仪 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义： 随着监管机构的批准和相关技术的进步，人们可以轻松通过可穿戴设备持续监测自己的心脏健康。可检测心电图的智能手表可以预警如心房颤动等潜在的危及生命的心脏疾病。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：苹果、AliveCor、Withings /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：现在/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "健康监测装置并不是真正的医疗设备，剧烈的运动或表带没系紧都会干扰传感器读取脉搏。而心电图则是在病人中风或心脏病发作之前，医生就可以用其来诊断心脏异常，但需要去正规诊所才能检查，因此人们经常不能及时就诊。随着监管部门新法规的出台和软、硬件的相关创新，心电监测智能手表已经问世，它具有可穿戴设备的便利性，并且能够提供接近医疗设备的精度。硅谷初创公司 AliveCor 推出了一款与苹果手表兼容的腕带，该腕带可以检测出心房颤动，这是导致血栓和中风的常见原因。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "去年，苹果发布了带有心电图 (ECG) 功能的 Apple Watch，并且该功能已经通过 FDA 认证。随后，健康设备公司 Withings 也宣布计划发布一款配有心电图功能的手表。现阶段的可穿戴心电图监测设备仍然只有一个传感器，而真正的心电图设备则有 12 个传感器。目前还没有任何一种可穿戴设备能够诊断心脏病。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "但这种情况可能很快就会改变。去年秋天，AliveCor 就一款应用程序和双传感器系统向美国心脏协会 (American Heart Association) 提交了初步审查，据称该系统可以检测到某种类型的心脏病。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "无下水道卫生间 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义： 节能厕所可以在没有下水道系统的情况下使用，并且可以就地分解粪便。23亿人缺乏安全的卫生设施，并许多人因此死亡 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：杜克大学、南佛罗里达大学、Biomass Controls、加州理工学院 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：1-2年/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "全球大约有 23 亿人没有良好的卫生条件。由于缺乏卫生的厕所，人们将粪便倾倒在附近的池塘和溪流中，这会传播细菌、病毒和寄生虫，从而导致腹泻和霍乱。全世界每 9 名儿童中就有 1 名死于腹泻。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "现在，研究人员正在努力开发一种新型厕所，这种厕所对发展中国家来说也足够便宜，不仅可以处理粪便，还可以对其进行分解。2011 年，比尔· 盖茨提出重新发明厕所挑战，并设立了 X 大奖。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "自从挑战开始以来，有几个团队已经将设计的厕所原型投入使用。所有的粪便都是就地处理的，不需要用大量的水把它们送到遥远的处理厂。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "大多数的厕所原型都是独立的，不需要下水道，但他们看起来像传统的厕所，装在一个小隔间里并且有马桶。由南佛罗里达大学设计的 NEW generator 马桶用一种厌氧膜过滤污染物，这种厌氧膜的孔径比细菌和病毒都小。另一个来自康涅狄格州 Biomass Controls 的项目则像是一个海运集装箱大小的炼油厂，它能加热粪便，使其转化成一种富含碳的物质，用作土壤肥料。但是这些厕所有一个缺点，它们并不是在所有场合都能使用。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "例如，Biomass Controls 的产品每天能为成千上万的用户提供方便，因此它不太适合较小的村庄。相反，杜克大学开发的另一套系统则只能供少数家庭使用。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "所以，现在的挑战是如何让这些厕所更便宜，更能适应不同规模的社区。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "来自南佛罗里达大学、领导 NEW generator 小组的 Daniel Yeh 副教授表示:“建造一两个原型厕所非常棒，但要真正让技术影响世界，唯一的办法就是让这些设备进行大规模生产。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "流利对话的 AI 助手 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "重大意义：捕捉单词之间语义关系的新技术正在使机器更好地理解自然语言。人工智能助手现在可以执行基于对话的任务，如预订餐厅或协调行李托运，而不仅仅是服从简单命令。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主要研究者：谷歌、阿里巴巴、亚马逊 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "成熟期：1-2 年后/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "我们已经习惯了人工智能助手——Alexa 在客厅里播放音乐，Siri 在你的手机上为你定闹钟——但它们并没有真正做到所谓的智能。它们本应简化我们的生活，但却收效甚微。它们只识别很小范围的指令，稍遇偏差就很容易出错。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "但最近的一些进展将增加你的数字助理的功能。2018 年 6 月，OpenAI 的研究人员开发了一种技术，可以在未标记的文本上训练人工智能，以减少人工对数据进行分类标记时花费的成本和时间。几个月后，谷歌的一个团队推出了一个名为 BERT 的系统。该系统在研究了数百万个句子后学会了如何预测漏掉的单词。在一个多项选择测试中，它在填空方面的表现和人类一样好。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这些改进加上更好的语音合成系统，让我们从简单的向人工智能助手下指令转向与它们交谈。它们将能够处理日常琐事，如做会议记录、查找信息或网上购物。这样的人工智能助手已经面世，如谷歌助手的逆天升级版谷歌 Duplex，可以帮你接听电话，甚至过滤掉垃圾邮件及电话推销。它还可以打电话帮你预约餐厅或沙龙。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在中国，消费者正在习惯阿里巴巴 (Alibaba) 的 AliMe。AliMe 通过电话协调包裹递送，还可以与顾客讨价还价。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "尽管人工智能程序能更好地找出你的需求，它们仍然不能理解一个完整的句子。脚本化或由统计生成的回答反映了向机器灌输真正的语言理解是多么困难。一旦我们解决了这个难题，我们也许会看到人工智能的另一种进化：从物流协调员到保姆、老师，甚至朋友。/ppbr style="text-indent: 2em text-align: left "//p

实验装置是科学家的“枪”，随着知识探索的不断深入，科学家对实验装置的需求也向着大型、复杂、综合的方向迅速发展。　　现在，世界上许多国家级实验室里，人们都可以见到不同肤色、不同语言的学者在一起工作 而在一些大科学计划、大科学装置的建立中，对资金、技术和人力的需求往往超过了一个国家的能力。国际合作由此日渐成为各国科研机构的不二选择。　　实验室里的国旗墙　　在中科院高能物理所北京谱仪III(BESIII)狭长的地下实验室尽头，有一面特殊的墙，墙上挂满了五颜六色的各国国旗。　　“墙上的国旗代表着现在参与北京谱仪III的合作单位。”高能物理所常务副所长、BESIII国际合作组发言人王贻芳告诉《科学时报》记者，“现在搞高能物理研究的人，都知道北京谱仪。”　　截至今年6月，BESIII合作组国内外成员单位已扩大到49个，其中外国单位20家，中国香港2家，合作组专家达300多人。　　用王贻芳的话说，在北京谱仪之前，中国对高能物理的贡献度“几乎为零”。直到1988年，BESIII的前身——北京正负电子对撞机(BEPC)和北京谱仪建成并投入运行后，这样的局面才得以扭转。　　基于北京谱仪，高能物理所也取得了一批重要成果，发表科学论文达150多篇，跻身于世界八大高能物理研究中心之一。　　“中国现在已经是世界高能物理界的一支举足轻重、不可或缺的力量。”提起这几十年的变化，王贻芳感到自己和合作组同事的努力全都值了。　　中国的，世界的　　坐落在上海张江高科技园区的上海光源，是我国迄今为止最大的大科学工程，同时也是目前世界上性能最好的第三代中能同步辐射光源之一。　　2004年开工不久，上海光源工程经理部就发现了人力资源的严重短缺。根据当时的测算，上海光源工程建设期间需要约380人的骨干队伍，但开工时却只有130人左右。因此，工程经理部开始注意从国外引进或短期聘请工程建设特别需要的专家，不久就收到了明显效果，工程在编人员很快超过了200 人。　　为了保证上海光源建成时仍居国际先进水平，工程经理部积极开展国际合作工作，与国外各主要同步辐射实验室建立了良好的合作关系，进行人员和技术的交流，及时了解国际同步辐射装置的发展趋势、新技术的发展方向，在工程建造过程中得到了国际上的帮助与支持。　　上海光源开工一年内，就已有外宾来访47人次，涉及11个国家 出访40人次，涉及8个国家。　　安装在中科院近代物理研究所兰州重离子加速器上的ECR离子源，也离不开以“ECR离子源之父”、法国格勒诺布尔技术研究所物理学家Richard Geller为代表的国际同行们的鼎力帮助。　　Richard Geller曾几次到近代物理所介绍有关技术。经过与外国专家的交流，近代物理所离子源组在过去十几年间，先后自主研制了4台具有国际先进或领先水平的高电荷态ECR离子源。　　2008年，该所副研究员孙良亭获得了首届Richard Geller奖。近代物理所离子源组也在两年内获得了国际离子源领域两项最重要的国际奖项，被认为是目前国际上最活跃和最具创新能力的离子源小组之一。　　像Geller这样“无私奉献”的老外，在中科院各大科学装置的建设和运行中还有很多。科学家们明白，大科学装置是技术复杂的综合性工程，它涉及到许多不同的学科领域和高新技术，只有大家通力配合，才能解决关键的技术问题，为人类共同的科学事业争取时间和节省经费。　　始于装置 瞄准未来　　不管是中科院大科学装置里的“老大哥”北京谱仪，还是近年来赫赫有名的上海光源和合肥强磁场，这些大科学装置都不约而同地冠上了中国的地名。它们在各学科领域发挥重要作用的同时，也让长期以来发达国家在高技术领域对我国的“冷战”思维迅速转变。　　这些大科学装置的落户，让中国终于有条件作为东道国，组织多国科学家参与的大规模科学实验，推进以我国为主的国际科技合作。　　托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。通电时，托卡马克内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。因此，托卡马克被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。　　在国外同行研究的基础之上，1994年，中科院等离子体物理研究所通过国际合作，研制出HT-7超导托卡马克，使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家，中国聚变事业从此走上了国际舞台。　　2007年，该所独立设计制造的世界上首个全超导托卡马克装置“东方超环”(EAST)通过验收，进入实验阶段后，“东方超环”面向全世界聚变领域的专家开放。2010年，近百人次的国内外同行参加了实验，并取得了许多重要的成果。　　作为“十一五”国家重大科技基础设施，稳态强磁场实验装置尚未全部完工，主持建设的中科院合肥物质科学研究院就迎来了一波又一波的国外考察团队，一些世界知名的学者也陆续被聘为中科院强磁场科学中心的研究员。　　而上海光源的用户则几乎“挤破头”。从2009年5月6日试运行以来，上海光源在短短半年多时间里，中外用户的数量就上升到了4位数。　　承担上海光源建设的中科院上海应用物理所也因此受益。通过上海光源项目，应用物理所与英国、日本、法国、德国等国家的同步辐射光源及其研究机构建立了全面的合作与交流关系，并与美国五大实验室保持着密切的人员交流与技术合作。　　2007年，大亚湾反应堆中微子实验在我国启动，它不仅成为具有重要国际影响力的大型基础科学研究项目，也是中美两国历史上最大的合作项目之一。　　这样的例子不胜枚举。截至2010年底，中科院已与全球50多个国家和地区签署院级合作协议200多个，所级合作协议1000多个，每年在研国际合作项目800余项。　　2009年、2010年两年间，有近500名国外高水平专家来华参与大科学装置的建设和研究。而2010年6月30日中科院与国家外国专家局签署的《引进国外智力为大科学装置服务合作框架协议书》，则标志着我国大科学装置引智工作进入了新的层面。　　相识系于缘，相交系于诚。透过这些扎根中国的大科学装置，国际合作的含义早已超越了“凑份子”的阶段。中外科研人员互访、合作开展科研项目、联合培养研究生等越来越丰富的手段，让中国在科技全球化的浪潮中，逐渐成长为一个融合与开放的枢纽。

由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社、山东省科学技术厅、烟台市人民政府承办的中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2023年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻于2024年1月11日在山东烟台揭晓。中国科学院副院长、党组成员常进，中国工程院副院长、党组成员钟志华，山东省委常委、烟台市委书记江成，山东省副省长、省政府秘书长宋军继出席会议并致辞。常进、钟志华分别揭晓了2023年中国十大科技进展新闻和2023年世界十大科技进展新闻，并与江成、宋军继一同为2023年中国十大科技进展新闻入选团队颁发纪念证书及纪念牌。中国科学院原党组副书记、中国科学技术大学原党委书记郭传杰，中国科学院原副院长、中国科学院院士詹文龙，以及来自中国科学院和中国工程院的多名院士一同出席发布会。此项年度评选活动至今已举办了30次。评选结果经新闻媒体广泛报道后，在社会上产生了强烈反响，使公众进一步了解国内外科技发展的动态，对普及科学前沿知识起到了积极作用。2023年中国十大科技进展新闻01全球首座第四代核电站商运投产我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程12月6日商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先，对推动我国实现高水平科技自立自强、建设能源强国具有重要意义。高温气冷堆是国际公认的第四代核电技术先进堆型，是世界核电未来发展的重要方向。在丧失所有冷却能力的情况下，不采取任何干预措施，反应堆都能保持安全状态，不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄。该示范工程是世界首座球床模块式高温气冷堆项目，位于山东省荣成市，由中国华能牵头，联合清华大学、中核集团共同建设，2006年被列入国家科技重大专项，2012年开工建设。中国华能集中产业链上下游优势资源，联合开展关键技术攻关和核心设备研制，研制出2200多套世界首台（套）设备，设备国产化率达93.4%。02神舟十六号返回 空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务圆满完成北京时间10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医监医保人员确认航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮身体健康状况良好，神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十六号载人飞船于2023年5月30日从酒泉卫星发射中心发射升空，随后与天和核心舱对接形成组合体。作为首批执行空间站应用与发展阶段载人飞行任务的航天员乘组，3名航天员在轨驻留154天，其间进行了1次出舱活动和中国空间站第四次太空授课活动，配合完成空间站多次货物出舱任务，为空间站任务常态化实施奠定了基础。此次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务，在航天员乘组和地面科研人员密切配合下，开展了人因工程、航天医学、生命生态、生物技术、材料科学、流体物理、航天技术等多项空间科学实（试）验，在空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术等领域取得重要进展，迈出了载人航天工程从建设向应用、从投入向产出转变的重要一步。03超越硅基极限的二维晶体管问世芯片是信息世界的基础核心，传统晶体管因接近物理极限而制约了芯片的进一步发展。原子级厚度的二维半导体理论上在未来节点更具潜力，但受限于其技术瓶颈，至今所有二维晶体管均不能媲美业界硅基器件。北京大学彭练矛院士、邱晨光研究员团队构筑了10 纳米超短沟道弹道二维硒化铟晶体管。创造性地提出“稀土钇元素掺杂诱导二维相变理论”，并发明了“原子级可控精准掺杂技术”，从而成功克服了二维领域金属和半导体接触的国际难题，首次使得二维晶体管实际性能超过业界硅基10纳米节点Fin晶体管和国际半导体路线图预测的硅极限，并且将二维晶体管的工作电压降到0.5V，室温弹道率提升至所有晶体管最高纪录的 83%，研制出国际上迄今速度最快、能耗最低的二维晶体管。相关成果3月22日发表于《自然》。04我国科学家发现耐碱基因可使作物增产我国盐碱地面积达1亿公顷，占世界盐碱地总面积的近十分之一，全球气候变化、淡水缺乏及化肥大量使用，使可耕土地盐渍化速度加快。为了更好地利用盐碱地资源，中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究员科研团队与国内多家科研机构和院校合作，经过多年研究发现主效耐碱基因AT1，可以显著提高高粱、水稻、小麦、玉米、谷子等作物在盐碱地上的产量，且在改良盐碱地的综合利用中具有重大应用前景，有望为我国粮食安全发挥重要支撑作用。该成果3月24日发表于《科学》。05天问一号研究成果揭示火星气候转变在太阳系的行星中，火星与地球最为相似，火星的现状和演化历程，被认为可能代表着“地球的未来”，针对火星气候演化的探测研究长期以来备受关注。风沙作用塑造了火星表面广泛分布的风沙地貌、沉积，记录了火星演化晚期和近代气候环境特征和气候变化过程。但由于缺乏就位、近距离详细系统的科学观测，我们对火星风沙活动过程和记录的古气候知之甚少。针对这一科学问题，中国科学院国家天文台李春来团队，联合中国科学院地质与地球物理所郭正堂团队、中国科学院青藏高原所、美国布朗大学和天问一号任务工程团队，瞄准火星乌托邦平原南部丰富的风沙地貌，利用环绕器高分辨率相机、火星车导航地形相机、多光谱相机、表面成分分析仪、气象测量仪等开展了高分辨率遥感和近距离就位的联合探测，提取了沙丘形态、表面结构、物质成分等信息，分析了其指示风向和发育年龄，发现了着陆区风场发生显著变化的层序证据，并与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性，揭示了祝融号着陆区可能经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段，风向从东北到西北发生了近70度的变化，风沙堆积从新月形亮沙丘转变为纵向暗沙垄。这一气候的转变，发生在距今约40万年前的火星末次冰期结束时，可能是由于自转轴倾角的变化，火星从中低纬度到极地地区，发生了一次“冰期-间冰期”的全球性气候转变。该项研究有助于增进我们对火星古气候历史的理解，为火星古气候研究提供了新的视角，也为地球未来的气候演化方向提供了借鉴。相关研究成果7月7日发表于《自然》。06我国首个万米深地科探井开钻5月30日上午，中国石油塔里木油田公司深地塔科1井开钻入地。深地塔科1井开钻，旨在探索万米级特深层地质、工程科学理论，标志着我国向地球深部探测技术系列取得新的重大突破，钻探能力开启“万米时代”。深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县境内，紧邻埋深达8000米的富满10亿吨级超深油气区。这口井设计井深1.11万米，设计钻完井周期457天，将创造全球万米深井钻探用时最快纪录。该井采用的是我国自主研制的全球首台1.2万米特深井自动化钻机。与普通钻机相比，这台钻机的载重提升能力由三四百吨提高到最大900吨，相当于能同时吊起150头6吨重的成年大象。为保障万米级特深井“打成、打快、打好”，中国石油攻关研发智能控制一体化平台、钻井自主决策工控系统、超高重载井架底座等一批关键核心技术装备，自主研制国际领先的智能钻机，成功产出1.2万米特深井自动化钻机，为万米深地工程科学探索研究提供装备和技术保障。07液氮温区镍氧化物超导体首次发现7月12日，《自然》杂志刊登了中山大学王猛教授团队与清华大学、华南理工大学等单位合作的成果：首次发现在14 GPa压力下达到液氮温区的镍氧化物超导体。这是由我国科学家率先独立发现的全新高温超导体系，是人类目前发现的第二种液氮温区非常规超导材料，是基础研究领域的重要突破。这一研究成果将有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能，使超导在信息技术、工业加工、电力、生物医学和交通运输等领域实现更广泛的应用。08FAST探测到纳赫兹引力波存在证据由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列研究团队，利用中国天眼FAST，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关研究成果于北京时间6月29日在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》在线发表。12月14日，相关成果入选《科学》杂志2023年度十大科学突破。当前，纳赫兹引力波研究已经成为物理和天文领域国际竞赛的焦点之一。然而，纳赫兹引力波频率极低、周期长达数年，其波长可达数光年，对它的探测极具挑战性。利用大型射电望远镜对一批自转极其规律的毫秒脉冲星进行长期测时观测，是目前已知唯一的纳赫兹引力波探测手段。值得一提的是，欧洲脉冲星测时阵列—印度脉冲星测时阵列、北美纳赫兹引力波天文台和澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列等脉冲星测时阵列合作组也在同一时间宣布了相似的结果。据中国科学院国家天文台研究员、北京大学研究员李柯伽介绍，国际上4个团队分别独立获得纳赫兹引力波存在的关键证据，这使得研究结果可以相互印证，进一步提高了这一成果的准确性。09世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落成启用空间太阳能电站（SSPS）是解决能源危机、实现可持续发展的终极答案之一。工程院旗舰刊物《Engineering》于2023年11月30日系统报道了西安电子科技大学段宝岩院士团队完成的逐日工程——世界首个全链路、全系统SSPS地面验证系统，阐述了欧米伽SSPS创新设计方案、理论创新、技术突破、工程实现及实验结果。远距离高功率微波无线传能效率（距离55m，发射2081瓦，波束收集效率87.3%，DC-DC传输效率15.05%）与功质比等主要技术指标世界领先。逐日工程突破的远距离高功率微波无线传能技术，应用前景广阔。在太空，可助力构建空间能源网、空间充电桩，破解空间算力、星上信息处理、空间攻防及超远程探测的供电难题。在陆海空，可为空中飞艇、无人机群、海上移动平台、灾害及边远区域无线供电。10科学家阐明嗅觉感知分子机制大多数动物（包括人类）均拥有一套主嗅觉系统来识别挥发性的气味分子。大量的嗅觉受体通过“组合编码”的气味识别方式，帮助动物识别数以万亿计的气味分子。嗅觉受体可以分为三个家族，第I类是气味受体（OR）家族，第II类是痕量胺相关受体（TAAR）家族，OR和TAAR都属于A类G蛋白偶联受体（GPCR）家族，第III类是非GPCR嗅觉受体。山东大学孙金鹏教授团队和上海交通大学医学院李乾研究员团队合作，应用冷冻电镜技术解析了TAAR家族成员之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受体在4种不同配体结合条件下与Gs/Golf（嗅觉特异性Gα）蛋白三聚体复合物的结构，进一步结合药理学分析揭示了mTAAR9感知配体后被激活的分子机制。同时，该研究也提出了嗅觉受体“组合编码”识别配体的结构机制，阐明了II类嗅觉受体独特的激活方式。该研究阐释了II类特异嗅觉受体感知气味的分子机制，为嗅觉受体家族识别配体奠定了理论基础，对开发靶向嗅觉受体的新药也有重要意义。相关研究成果5月24日发表于《自然》。2023年世界十大科技进展新闻01科学家绘制迄今最全人脑细胞图谱10月13日，刊发在美国《科学》《科学进展》和《科学-转化医学》杂志上的21篇论文公布并阐释了迄今最全的人类大脑细胞图谱。多国科学家参与的这一系列研究揭示了3000多种脑细胞类型的特征，将有助于深入理解人类大脑的独特之处并推进脑部疾病和认知能力等研究。据悉，上述研究是美国国立卫生研究院“推进创新神经技术脑研究计划——细胞普查网络”的一部分，该计划于2017年启动，此次发表的论文是数百名科学家利用最先进的分子生物学技术进行的一系列合作研究的成果。科学家表示，这项研究为人们理解人类大脑的结构和功能提供了宝贵信息，将有助于进一步的研究和临床应用。它代表了科学界在解开大脑奥秘方面的重大突破，为未来的神经科学研究开辟了新方向。02人工智能首次成功从零生成原始蛋白质1月26日，美国Salesforce Research、Profluent Bio等机构在《自然-生物技术》上发表了一项研究成果，该研究创建了一个能够从头开始生成人造酶的人工智能（AI）系统。在实验室测试中，尽管人工生成的氨基酸序列与任何已知的天然蛋白质存在显著差异，但其中一些酶与自然界中发现的酶一样有效。该实验表明，虽然自然语言处理是为读写语言文本开发的，但至少可以学习一些生物学的基本原理。Salesforce Research公司开发了名为ProGen的人工智能程序，使用下一代标记预测将氨基酸序列组装成人造蛋白质。科学家表示，这项新技术可能比获得诺贝尔奖的“蛋白质设计技术——定向进化”更为强大，它将加速新蛋白质的开发，为已有50年历史的蛋白质工程领域注入活力。这些新蛋白质几乎可以用于从疾病治疗到降解塑料的任何领域。03全球最大实验性核聚变反应堆开始运行12月1日，欧洲聚变能组织(F4E)发布消息称，欧洲和日本共同建造和运营的核聚变反应堆JT-60SA正式投入运行。该反应堆为托卡马克装置，始于2007年，于2020年完成组装，并于今年10月23日点火成功。该装置位于日本量子科学技术研究开发机构（QST）那珂研究所，被视为世界上最先进的托卡马克，其启动运行是核聚变历史上的一个里程碑。JT-60SA计划是国际热核聚变实验反应堆计划（ITER，又称“人造太阳”计划）的先行项目。JT-60SA反应堆的目标是研究聚变作为一种安全、大规模和无碳的净能源的可行性，使它所产生的能量比消耗的能量更多。这两个项目的最终目标都是使内部的氢核融合成氦，以光和热的形式释放能量，模拟太阳内部发生的过程。据悉，核聚变可以通过不同的方式进行，其过程都比核裂变清洁度更高，不会产生放射性废物。如果实现经济的聚变反应，将大大减少甚至完全消除人类对化石燃料的依赖。04OpenAI正式发布GPT-43月15日，OpenAI发布了多模态预训练大模型GPT-4，这是其大型语言模型的最新版本。与此前的版本相比，GPT-4具备强大的识图能力，文字输入限制也提升至2.5万字；GPT-4的回答准确性也显著提升，还能够生成歌词、创意文本从而实现风格变化。同时，GPT-4在各类专业测试及学术基准上也表现优良。OpenAI称，该公司花费6个月的时间，利用对抗性测试程序和ChatGPT的经验教训迭代调整GPT-4，从而在真实性、可操纵性和拒绝超出设定范围方面取得了有史以来最好的结果。GPT-4的发布是人工智能应用的一个里程碑事件，人工智能可实现的功能越来越丰富，未来或将成为人类得心应手的工具。05卫星首次成功向地球传送太阳能 证明天基能源可信性6月1日，美国加州理工学院宣布，1月发射的一颗卫星已将微波束的能量导向太空中的目标，甚至还将一部分能量发送到地球的探测器上。该项目联合主任、加州理工学院电气工程师Ali Hajimiri指出：“这次的实验是一次概念验证，它表明了整个系统能够做什么。”该任务旨在更进一步开发轻便、廉价和灵活的部件。微波发射器是一个由32个平面天线组成的阵列，排列在比餐盘稍大的表面上。通过改变发送到不同天线的信号的时间，研究人员可以控制阵列的波束。他们把它对准一对微波接收器，然后随意将光束从一个接收器切换到另一个接收器，并点亮每个接收器上的LED。作为一种清洁、可再生的能源技术，天基太阳能利用技术被认为是实现零碳排放的可靠途径。06人类眼球首次移植成功美国纽约大学兰贡医疗中心的外科团队11月9日宣布，他们成功完成了世界上首次眼球移植手术。该手术由爱德华多罗德里格斯带领的团队完成，为遭受严重眼部损伤的阿伦詹姆斯恢复了部分视力。据悉，移植手术于今年5月进行，用时约21小时。手术过程中，外科团队从眼球供者的骨髓中提取成体干细胞，并在移植过程中将其注射到受者的视神经中，以期能取代受损的细胞并保护视神经。该团队表示，在手术后的六个月里，移植的眼球显示出明显的健康迹象，如血管功能良好等。尽管这只移植的眼球尚未恢复视力，但该团队认为，这一突破性成果将有助于相关医学领域的发展。目前该团队正在跟进监测，并期待找到这只眼球恢复视力的所有可能。07迄今最小粒子加速器问世10月18日，德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究团队成功制造出了世界上最小的粒子加速器，其长度仅为0.2毫米，可以装在笔尖上。相关研究成果已发表在《自然》杂志上。这一设备是第一个能够快速且聚焦良好的产生电子束的微型加速器，可将电子加速到每秒10万公里。该加速器采用了光波来加速粒子，通过数千根2微米高的硅柱排列成两条平行线，形成了一个狭窄的电子束。当他们制造出一个0.5毫米长的版本时，发现可以以更快速度加速电子，使电子携带的能量增加43%。这种新技术有望应用于医学领域，为医生提供新的治疗工具或为生物实验室提供小型消毒工具。这一创新为医学领域提供了新的可能性，未来我们可以期待更多关于小型粒子加速器的研究和应用。08科学家首次实现单原子X射线探测来自美国俄亥俄大学、阿贡国家实验室、伊利诺伊大学芝加哥分校等机构的科学家，首次拍摄到了单原子X射线信号，相关研究5月31日刊登于《自然》。在最新研究中，阿贡国家实验室的韦哈拉等人将一个铁原子和一个铽原子插入各自的分子宿主内。为检测单个原子发出的X射线信号，他们在X射线探测器内加入了一个由位于样品附近的尖锐金属尖端制成的专用探测器来收集X射线激发的电子。当X射线照射到原子上时，核心能级的电子被激发，并通过重叠的原子/分子轨道隧穿到探测器尖端，获得的光谱能揭示原子的相关信息。研究团队强调，这项突破将为X射线和纳米科学领域开辟新天地。使用X射线检测和表征单个原子可能会催生量子信息、环境和医学研究微量元素检测等领域的新技术。这一成就也为研发先进的材料科学仪器开辟了道路。09全球首张昆虫大脑“地图”绘制完成来自英国剑桥大学、美国约翰斯霍普金斯大学等多家顶尖机构的研究人员，首次完整地对“果蝇幼虫”的大脑连接组进行重建，绘制出第一张完整的昆虫大脑图谱，包括所有神经元和突触。这是了解大脑如何处理感官信息流并将其转化为行动的里程碑式成就。3月10日，《科学》杂志发表了这项研究成果。研究团队使用高分辨率电子显微镜扫描了果蝇幼虫的数千张大脑切片，在计算机分析的辅助下，最终生成的图谱包含3016个神经元和54.8万个突触。他们还开发了计算工具，以识别昆虫大脑中可能的信息流路径和不同类型的电路图案。这是有史以来第一张昆虫大脑“地图”，也是神经科学领域的一项里程碑式成就，使科学家更接近对思维机制的真正理解，为未来的大脑研究提供支持，并且还可能激发新的机器学习架构。10人类泛基因组首张草图发布5月10日，《自然》杂志发表了人类泛基因组参考的“初稿”，在3篇论文的合集中，人类泛基因组参考联盟（Human Pangenome Reference Consortium）发布了首张人类泛基因组参考草图，以及两个以这一参考图为基础的新遗传学研究发现。2003年，科学家们宣布，人类基因组序列图谱绘制成功。2022年，首个完整人类基因组序列发布，填补了人类基因组计划留下的空白。与前述两次基因主要来源于一个人不同，“泛基因组”草图是包括非洲、亚洲、美洲和欧洲的全球多地47人的脱氧核糖核酸（DNA）合集，地域和种族构成更多元化。研究人员指出，与使用原始的线性参考基因组相比，“泛基因组”使他们能够识别出更多的基因结构变异，比如基因复制或缺失等较大的基因组变动。研究人员计划不断完善人类基因组图谱，旨在到2024年年中对350人进行测序。

记者从中科院合肥物质科学研究院等离子体所了解到，近日，国家国际科技合作计划项目“稳态托卡马克等离子体的先进诊断技术”通过了科技部验收，专家指出，这些诊断技术将有利于提升我国新一代“人造太阳”实验装置EAST的物理实验研究水平。　　“稳态托卡马克等离子体先进诊断技术”就是在核聚变实验中，获取等离子体温度、密度、放电时间等一系列重要参数并加以分析的科学技术及设备。　　“稳态托卡马克等离子体的先进诊断技术”的研究是中科院等离子体所与美国普林斯顿等离子体物理实验室的科研人员合作完成的。科技部委托中科院国际合作局组织专家组近日全票通过项目验收。　　中国是国际热核聚变实验反应堆(ITER)的参与国之一。2006年9月，中国科学家耗时8年、耗资2亿元人民币的EAST建成并投入运行。在第一轮实验中，科学家们获得了电流超过500千安、时间近5秒的圆形截面高温等离子体。EAST成为世界上第一个同时具有全超导磁体和主动冷却结构的核聚变实验装置。它的建成使我国迈入磁约束核聚变领域先进国家行列。

作者：严涛 来源：中国科学报“大科学装置决定着人类在某一个或多个领域的前沿研究上取得突破的能力，是建立具有强大国际竞争力的国家大型科研基地的重要条件、科学研究的‘航空母舰’以及‘航母战斗群’。”在11月3日举办的2023全球硬科技创新大会“光子产业发展暨硬科技成果转化论坛”上，中国工程院院士赵振堂多次强调大科学装置的重要性。在赵振堂看来，大科学装置与大科学研究密不可分。美国科学家温伯格于上世纪五十年代提出“大科学概念”，强调以火箭、加速器和反应堆为标志的大型科研项目；美国科学家赖斯在“大科学概念”提出几年后出版了《小科学，大科学》一书，认为第二次世界大战前的科学属于小科学，人类社会从“二战”开始进入“大科学时代”，特征是强调科学研究的总体社会规模。大科学研究是有众多科学家参与的高度组织化的知识生产活动，目标宏大，特别是投入规模大、多学科综合交叉、依赖于大型或复杂的研究设施。由此诞生大科学工程。大科学工程是基于科学并为了科学而建造大型科研装置的工程活动，有时它本身就是大科学的一个组成部分。大科学工程既有明确的科学目标，又有明确的工程技术指标，具有双重性。大科学工程既有集成创新、也有理论概念、设计方法、装置技术和实验技术创新，是一个不断冲击学科前沿和技术极限的发展过程。大科学工程建造的科研装置就是大科学装置。大科学装置指的是为提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力，通过国家统筹布局，依托高水平创新主体建设，面向社会开放共享的大型复杂科学研究装置或系统，是长期为高水平研究活动提供服务、具有较大国际影响力的国家公共设施。它的主要特点是科学技术意义重大，影响面广且长远，建设规模和耗资大，建设时间长；技术综合、复杂，需要研制大量非标设备，具有工程与科研的双重性；其产出是科学知识和技术成果，而不是直接的经济效益，建成后要通过长时间稳定的运行、不断地发展和持续的科学活动才能实现预定的科学技术目标；从立项、建设到利用的全过程，大科学装置都表现出很强的开放共享和国际化的特色。大科学装置对科技发展具有巨大的支撑作用，为诸多学科前沿研究及其交叉研究提供先进的实验平台，促进学科发展，集聚和培养高水平科技人才，将助力科研生态建设，提升国际科技合作的层次和水平。大科学装置已经成为国家科技能力的重要标志，将带动国家高新技术的发展和综合集成，是众多高新技术的源泉和高新技术产业的摇篮。在这些大科学装置中，光子大科学装置是人类探索物质世界一种最重要的工具。光子大科学装置主要有同步辐射光源与自由电子激光等多种类型。这些加速器X射线光源可形象地看作是由高品质的“巨型X光机”和“超级显微镜”组成的，它们以其高亮度、高准直性、波长可调、高相干性和短脉冲等不可替代的优点，成为了支撑众多学科前沿基础研究与高新技术研发不可或缺的实验手段。加速器光源集群结合了同步辐射光源和自由电子激光。同步辐射光源的应用领域很广泛，包括先进材料、石油化工、消费产品、工业材料和能源与环境等多个领域。X射线自由电子激光对化学反应超快过程的理解和控制将加快下一代清洁能源技术的发展；对促进新型药物研制、可再生能源的研究、材料电磁特性和纳米结构的观测等方面有重要的推动作用，将帮助人类理解聚变反应和星球本质。以上海光源为例，经过一期及后续工程建设，上海光源现有34条光束线和46个实验站投入运行，已成为目前我国服务用户最多、成果产出率最高的大科学装置。上海光源开放运行以来，已服务遍布全国700多家单位约3900个课题组的4万多名用户，在生命、能源、材料、物理和化学等诸多领域，产出了一批重大成果。上海光源支撑了入选“中国十大科技进展新闻”“中国科学十大进展”“国家自然科学奖一等奖”“国家科学技术进步奖二等奖”等的一系列科研成果产出。上海光源在催化材料研发、单原子催化、纳米限域催化、生物大分子结构解析和新药物研发、高性能材料研发、合金凝固黑箱问题破解、助力石墨烯走向产业自主创新和加速器技术进步与国产化等方面发挥了重要作用。大科学装置可有力支撑前沿研究、技术创新和产业研发取得突破，对技术进步和产业发展乃至人才集聚与培育有重要的带动作用。

俄罗斯 Russia提出新型中子吸收剂方法 增强核反应堆安全可控性高温气冷堆是第四代核电堆技术，具有安全性好、效率高、经济性好、用途广泛等优势。高温气冷堆通过核能—热能—机械能—电能的转化实现发电，能够代替传统化石能源，实现经济和生态环境协调发展。这种类型的反应堆可产生电力和高温热量，用于制氢、海水淡化和中央供热，无需充电即可运行约10年。这些品质使高温气冷堆成为确保向难以到达地区（如极北地区）的定居点和企业供应能源和热量的最佳解决方案。托木斯克理工大学提出了一种用于高温气冷核反应堆的新型中子吸收剂方法——使用气态三氟化硼作为核燃料所释放中子的吸收剂。使用新吸收器不仅有助于更有效地控制核反应，它的浓缩版本也非常适合安全紧急中止反应堆。三氟化硼的主要优点是能够在高达1000℃的温度下保持气态并且不会分解。这种化合物的毒性很大，但在室温下在普通水中会完全中和。该研究成果有助于大大提高自20世纪中叶以来开发的这类反应堆的安全性。德国 Germany能源安全战略先行 氢能旗舰项目推进2022年气候变化在德国引发广泛关注，德国也多管齐下确保能源安全，包括继续推进氢能项目等。2022年夏季，欧洲森林火灾导致的温室气体排放量为2007年以来最高。德波边境的奥得河发生大量鱼类死亡的生态灾难。欧洲激进的环保组织不惜通过污毁艺术品，阻塞交通要道，甚至破坏企业生产设备等行为来引发公众对环保和气候变化的关注。海洋和气候变化研究方面，阿尔弗雷德韦格纳研究所取得了一系列成果：发现气候变化可能会改变并加剧北冰洋的季节性酸化，对海洋生物具有深远影响；根据卫星数据估算北极全年的冰层厚度和体积；发现塑料泛滥已蔓延到北极的所有栖息地；建议在超过生态临界点之前阻止海洋不可逆转的塑料污染；成功在南极获取首批包含远古历史气候数据的钻芯；绘制了北极中部气候过程的第一张完整图景，发现北极的变暖速度是地球其他地区的两倍多；开始建造“流星4代”远洋科考船等。北冰洋资料图。图片来源：视觉中国德国政府尽力确保能源供应安全，推出了“气候与转型基金”，从2023年到2026年，将提供约1775亿欧元用于促进环保、可靠和负担得起的能源供应和气候保护。德国耗资7亿欧元的氢旗舰项目也继续推进，电解槽的规模化和系列化生产、海上风电无并网制氢、氢运输技术均取得进展，氢能经济发展步入正轨。另一方面，德国还在探索利用微生物和阳光可持续生产氢；与日本合作，把氨作为氢的载体，研发新型综合反应堆技术。英国 The UK颁布能源安全战略 重启氘氚聚变实验在节能减排、加大脱碳力度、向新能源和可再生能源转型方面，英国制定了能源安全战略，并取得了多项进展。2022年4月，英国政府正式公布新的《英国能源安全战略》，旨在“促进长期能源独立、安全和繁荣”，生产更多“清洁”和“负担得起”的能源。根据这份战略，未来英国将在核能、海上风电、氢能等可再生能源领域加大投资，力争到2030年英国95%的电力将来源于低碳能源。英国原子能管理局等机构称，世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆（JET）中产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体。这是自1997年以来，世界首次进行的氘氚核聚变实验。图片来源：英国原子能管理局剑桥大学使用一种广泛存在的蓝绿藻为微处理器持续供电了一年，该系统具有以可靠和可再生方式为小型设备供电的潜力。曼彻斯特大学领导的国际研究团队，开发了一种利用光和光催化材料，在常温常压下将甲烷直接转化为液态甲醇的快捷方法，这一成果不仅有助于节能减排，且能获得经济收益。剑桥大学还设计出一种超薄、灵活的设备，就像“人造树叶”，其灵感来源于光合作用，能生产一种可持续的汽油替代品，这种设备成本低、足够轻，可以漂浮在水上而不会占用陆地空间。美国 The US气变研究揭示塑料污染 高效热机助力电网脱碳2022年，美国在气候变化和环境研究方面取得多项成果，也开发出一些有效的节能减排技术和产品。在环境研究方面，加州大学戴维斯分校一项研究显示，微塑料可将陆地上的病原体带入海洋，可能会对人类和野生动物的健康造成影响。洛斯阿拉莫斯国家实验室发现，北极气温上升速度是全球变暖的4倍。麻省理工学院研究团队发现，地球拥有一种“稳定反馈”机制，已运行数百万年，可随时间推移自我调节温度。斯克里普斯海洋研究所首次在南极洲冰层以下的沉积物中发现一个巨大的地下水系统。在推动环保的创新技术方面，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校科学家报告了一种能够完全回收的、可生物降解的打印电路，这能一进步让垃圾填埋场中的可穿戴设备和其他柔性电子产品分流，减轻重金属废物对健康和环境的危害。莱斯大学将回收利用的汽车废塑料变成石墨烯，并通过一种节能技术将其用于制造新的汽车部件。得克萨斯大学奥斯汀分校科学家研制出一种新的酶变体，能在几小时到几天内分解正常情况下需要数百年才能降解的塑料，有望大大推动塑料的回收利用，真正开启塑料循环经济。罗格斯大学开发了一种可生物降解的植物性涂层，可喷在食品上，防止病原微生物和腐败微生物入侵以及运输破坏。国家可再生能源实验室和麻省理工学院工程师设计了一种没有运动部件的热机，以超过40%的效率将热能转化为电能，优于传统蒸汽轮机，在推广可再生能源和实现完全脱碳电网的道路上迈出了至关重要的一步。法国 France新计划重新启动核能 加大支持可再生能源为按时完成脱碳目标，2022年，法国重新拥抱核能，也加大了风能、太阳能以及氢能等可再生能源的支持力度。2月，总统马克龙宣布其连任当选法国总统后的长期能源计划，包括重启核能，目标是在2050年前建造6座新的第二代欧洲先进压水堆，延长核电站使用期限至50年，并明确提出“不再有关闭目标”。图片来源：视觉中国在可再生能源方面，根据“法国2030”计划，法国将投入10亿欧元用于可再生能源的研发，计划到2050年建成50个海上风力发电场，实现风电产能达40吉瓦的目标；太阳能发电装机容量将增加10倍，达到100吉瓦以上。法国还将继续投资水力发电站以及沼气利用等可再生热能开发。法国还提出在30年内将能源消耗减少40%，加速工业设备脱碳和住房节能改造，大力发展新能源汽车和氢能产业。氢能方面，法国政府11月宣布“已保证2吉瓦电解水制氢设备”，并重申发展绿氢是工业脱碳的支点之一。法国氢能战略路线图设定的目标是，到2030年建成6.5吉瓦电解水制氢设备，年产绿氢70万吨。此外，欧盟委员会公布两批氢价值链“欧洲共同利益重大项目”（IPCEI），其中包括法国提交的17个，法国将为这批项目投资21亿欧元。日本 Japan发布新氢能路线图 研发多款节能产品2022年，日本政府发布了新的氢能路线图，日本科学家也开发出多款节能产品，同时注重废物的回收和再利用。3月，日本经济产业省发布了新版《氢能与燃料电池路线图》，旨在到2030年将能源结构中氢能的使用占比提高。在节能减排产品研发方面，日本国家材料科学研究所开发了一种耐用的钙钛矿型太阳能电池，面积仅为1平方厘米，能在阳光下以超过20%的光电转换效率连续发电1000多个小时，可用于开发轻型多功能太阳能电池。日本科学家还开发出一款新碳捕集系统，能直接从大气中清除二氧化碳，效率高达99%，且捕集二氧化碳的速度至少是现有系统的两倍，成为迄今处理空气中低浓度二氧化碳最快的捕集系统，有望开启直接空气捕集新时代。在废物回收利用方面，东京大学开发的技术可将食品残渣转化为建筑水泥，这是世界上首个完全使用食物制作水泥的工艺。科学家利用回收稻壳创造了首个硅量子点LED灯。此外，量子科学技术研究开发机构利用高性能离子导体作为锂分离膜，开发出超高纯度锂（99.99%）回收技术以及离子导体锂分离技术，可从车载锂离子电池中低成本回收超高纯度锂，作为电池原料，将制造电池原料的氢氧化锂成本降至进口价格的一半以下。使用食物制作的水泥。图片来源：红星新闻以色列 Israel投资气候技术创新 鼓励新能源企业发展以色列将自身定位为全球气候技术的领导者。截至2022年初，仅在新能源领域，以色列就有100余家各种企业，涵盖能源传输、能源存储、新能源发电等方面，而所有与气候技术相关的企业数量达到700家。在促进气候技术创新方面，2022年5月，以色列能源部和以色列创新局与美国能源部合作，宣布提供400万美元用于开发创新的清洁能源技术，例如研发碳捕获等技术，减少天然气和其他相关基础设施对气候的影响。6月，以色列政府宣布未来5年将投资8.7亿美元促进气候技术创新，其目标是到2026年将以色列全国气候领域注册专利、初创企业和在国家科研基础设施上开展的技术试点项目翻一倍。以色列创新局和能源部也宣布，向3家企业投资近百万美元创新能源技术，上述企业分别从事能源存储、电动汽车快速充电、利用无人机诊断太阳能电池板故障等技术研究。在氢燃料电池领域，以色列巴伊兰大学宣布其化学系教授埃尔巴兹领导的研究团队正在研制“氢基可逆燃料电池”用于能源存储，且已经通过了概念验证阶段，该技术有可能彻底改变能源存储和生产方式。韩国 South Korea修复核电产业生态 通过碳中和路线图2022年，韩国采取多种手段修复核电产业生态，同时大力发展氢能。韩国政府修复核电产业生态的举措包括：组建并启动提升核电竞争力的特别工作组，意在探索提高核电产业竞争力的方案；在庆尚南道昌原等地打造核电产业生态圈；要求已有核电站快速复工；加大企业支持力度，发布《核电产业合作企业支援对策》和《核电站中小企业支援方案》。韩国政府2022年还向核电站合作企业招标925亿韩元的工程，到2025年为止提供1万亿韩元以上的新工程。对那些面临生存危机的核电站零部件公司，韩国政府承诺提供1000亿韩元的政策资金和3800亿韩元的金融支持。韩国科学技术信息通信部11月审议通过《碳中和技术创新战略路线图》。根据该路线图，在二氧化碳的捕集、利用与封存方面，韩国将在日本海气田实施综合实证项目，争取到2030年和2050年，二氧化碳全年储存量分别达400万吨和1500万吨。在氢能生产与供给方面，韩国将为企业研发大量储存、远程气体运输等技术提供支持，力争实现生产与供给氢能2030年达194万吨、2050年达2970万吨的目标。此外，韩国争取到2030年推广450万辆氢能汽车，为此对下一代电池汽车进行实地验证，同时研发防止电池火灾的技术。巴西 Brazil加快电力结构调整 发布气候中和战略2022年，巴西政府加快电力结构调整，大力发展非水可再生替代能源。巴西也宣布了实现2050年气候中和承诺的战略措施。巴西的光伏发电累计装机容量已从2012年的7兆瓦增长到2021年的约13吉瓦，已成为全球第三大可再生能源市场，光伏发电已是巴西最具竞争力的可再生能源。巴西太阳能光伏发电协会预测，光伏行业在2022年为巴西增加超过35.7万个新工作岗位。根据评估，到2030年，光伏行业投资有望超过500亿雷亚尔（约合98.5亿美元）。巴西致力于应对气候变化带来的不利影响，提出了2030年温室气体排放量将在2005年基础上减少50%的新目标。巴西也宣布实现2050年气候中和承诺的战略措施，包括到2028年实现零非法毁林、到2030年恢复和重新造林1800万公顷，以及鼓励扩大国家铁路网等。巴西还加入了《全球甲烷协议》，并宣布制定“减少甲烷排放国家计划——零甲烷”，该计划将致力于通过减少甲烷排放创造经济资源。此外，巴西农业、畜牧业和供应部宣布了《适应气候变化和低碳排放的农业可持续发展部门计划（2020—2030）》，旨在通过减缓温室气体排放来促进巴西农业可持续发展，重点推广包括节约型灌溉系统、集约化牲畜饲养在内的农业科技手段，力争在2030年前实现农牧业减少排放11亿吨碳当量的目标。巴西能源部发布的《生物燃料法案》称，到2030年巴西能源结构中的生物燃料消费将从现在的300亿升左右提高到500亿升，这将使巴西在未来10年中减少6.7亿吨二氧化碳排放。巴西交通部也出台指导性法规，推动巴西零碳汽车市场的发展，目标是提高电动汽车在巴西市场的份额，从目前全国汽车总销量的2%增至10%，并在巴西建设1万个公共充电站。

p　　近日，由中国国际核聚变能源计划执行中心牵头，中科院核能安全技术研究所· FDS凤麟核能团队负责编制的抗中子辐照钢标准《聚变堆用抗辐照低活化马氏体结构钢板》（HJB 1016-2018）正式发布。该标准是我国发布的首批聚变堆结构材料标准，自2018年9月9日起施行。/pp　　抗中子辐照钢具有抗辐照脆化和肿胀、低活化、耐高温等优点，是聚变堆、聚变裂变混合堆和裂变铅基堆等先进核能系统的首选结构材料，欧盟、美国、日本、俄罗斯等核能强国都将其纳入核心发展战略。另一方面，材料标准的建立是一种材料发展成熟的标志，直接决定着材料能否进行工程应用，因此各国均开展了抗中子辐照钢的标准化工作。/pp　　在国家重大项目的支持下，核安全所· FDS凤麟团队自2001年起主持研发具有自主知识产权的中国抗中子辐照钢CLAM，其主要性能已达到国际同类材料先进水平，可满足世界上最大的能源科技合作计划“国际热核实验堆ITER”的基本要求。在此基础上，团队于2017年初率先向中国国际核聚变能源计划执行中心提出抗中子辐照钢的标准化申请并获批立项，启动了我国抗中子辐照钢标准的编制工作，围绕材料的成分、组织、性能等关键问题，提出了在冶炼制备和性能测试中的技术规范和参数要求。/pp　　该标准的正式发布与实施标志着我国在抗中子辐照钢的工程化应用方面已走在世界前列，为该材料的工业化生产和应用奠定了基础，对推动我国先进核能系统的发展具有重大意义。/p

1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》。其中提出了要落实《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》这些重大科研基础设施就是常说的大科学装置。随着世界科学技术飞速发展，科学研究的规模不断扩大、内容不断深化，科学研究对其所依赖的实验条件有了更高的要求。大科学装置就是为满足现代科学研究所需的能量更高、密度更大、时间更短、强度更高等极限研究条件而产生的。大科学装置作为国家科学技术水平和综合实力的重要体现，对国家科学技术的发展具有重要的推动力。按不同的应用目的，大科学装置可分为三类：专用研究装置、公共实验平台和公益基础设施。本文特为读者介绍其中的那些知名的专用科研设施。500口径球面射电望远镜（FAST）500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），简称FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中，工程为国家重大科技基础设施，“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。神光Ⅱ高功率激光实验装置神光Ⅱ高功率激光实验装置（简称神光Ⅱ，包括八路装置和第九路两大部分）是目前国内已经投入正式运行的规模最大的高功率钕玻璃激光实验装置，也是我国目前唯一能够提供开放研究的高功率激光实验装置。它能在十亿分之一秒的瞬间发射出功率相当于全球电网总和数倍的激光束聚集到靶上，形成高温等离子体并引发聚变，进而开展激光与等离子体相互作用物理和惯性约束聚变（ICF）实验研究。自2000年以来，神光Ⅱ以我国激光聚变历史上从未有过的高质量、高稳定、高重复性提供了几十种复杂物理目标和靶型的实验打靶近6 900余次。近年来全年运行平均成功率超过90%，已经大幅超过装置原定70%的技术指标，实现了我国激光驱动器运行水平的重大提升，成为我国大科学工程中高效、稳定运行的范例。大亚湾反应堆中微子实验该设施为基础研究专用设施，依托本设施成立的国际合作组开展了长期的国际合作。主要功能是探测反应堆放出的中微子，计算中微子振荡参数及反应堆能谱。主要技术指标为：中微子探测器靶质量 ≥ 20吨 靶质量精度 0.2%。南京航空航天大学风洞实验群该设施是国内高校最大规模的风洞实验群，现有2.5m×3m单回路连续式低速风洞一座，1m开口非定常低速风洞一座，0.6m×0.6m亚跨超高速风洞一座，Φ0.5m高超声速风洞一座。另外还有多座小口径低湍流度、射流风洞、进气道专用风洞以及各种流动测试设备，完成了大量型号任务的风洞实验和实验技术发展，为飞行器设计专业的学生提供了良好的教学实验条件。同时还有拥有Cluster并行机系统，完成了大量飞行型号的空气动力学数值计算任务。现有实验室面积10000多平方米。 中渔科212中渔科212主要用于长江口及临近水域渔业资源评估、走航式流场分析、渔场形成机制与预测辅助、水文数据及影像实时监测、长江口濒危野生水生动物的救护暂养以及珍稀水生动物后备亲本的暂养。大型高精度衍射光栅刻划系统这款仪器位于长春光电所，其最大刻划面积为400x500mm的平面衍射光栅刻划系统，最大检测口径为400x500mm的光栅衍射波前测量仪、光栅衍射效率测量仪和光栅鬼线强度测量仪。长春光机所是中国光栅的发源地，也是国内研制光谱仪器最早的科研单位之一。2007年，科技部批复同意以长春光机所为依托单位组建“国家光栅制造与应用工程技术研究中心”（简称“国家光栅工程中心”）。船用小型燃气轮机技术实验平台辽宁省船用小型燃气轮机技术重点实验室是在交通运输部“十一五”重点实验室建设项目“轮机系统与船舶新动力实验室—船用燃机与新型动力分实验室”、“211工程”三期重点学科建设项目“船用小型燃气轮机技术及实验平台”和交通运输部“十二五”轮机工程国家重点学科建设项目的基础上建设和发展而成的学科实验室，并于2010年8月被批准组建辽宁省重点实验室。实验室依托于大连海事大学船舶与海洋工程一级学科博士点和轮机工程国家重点学科、动力机械及工程学科及大连海事大学船舶动力工程研究所，已成为基础与前沿课题研究和高层次人才培养的重要基地。300吨级渔业资源调查船科学调查船将主要承担南海海域的渔业资源与环境的常规、专项和应急调查监测、海洋综合调查和研究、涉外海域渔业资源环境调查、双边或多边渔业资源联合调查、负责捕捞技术研究、渔业资源养护等任务，开展复合渔场单鱼种渔业生态特征、高效生态渔具渔法、鱼类洄游规律、渔场形成机制、渔业资源时空变动规律等研究，为南海渔业资源养护与管理、对外谈判、生态环境修复和渔业资源可持续利用等提供支撑平台。 主要技术指标：船长42.8米，型宽8米，型深5.2米，最大航速12.5节，经济航速12节，续航力4000海里，自持力30天，满足近海航区要求。调查船设置3个实验室：综合实验室、海洋生物实验室、渔业声学实验室。新一代厘米-分米波射电日像仪(MUSER)新一代厘米-分米波射电日像仪（MUSER）是国际上首个太阳宽带动态频谱成像系统，由100个抛物面天线组成三螺旋阵列，能对太阳爆发进行类似CT扫描一样的全日面快速频谱成像观测。是国际上首个太阳宽带动态频谱成像系统，实现了在百毫秒量级时间分辨率上同时584通道对太阳的快速连续观测，最高空间分辨率优于2角秒，完成了对太阳爆发初始能量释放区高分辨射电频谱成像观测。“探索一号”海洋综合科学考察船探索一号”，船舶满载排水量为6250T，船长94.45M，型宽17.9M，无限航区，配置DP2动力定位系统，续航能力大于10000海里，自持力超过60天，船艏采用X-BOW造型设计，在我国尚属首例，上层建筑设计为全封闭包围式，提高其耐波性，减少甲板上浪。 “探索一号”还具有充分的深海科考作业能力，建有地质实验室、地球物理实验室、化学实验室、生物实验室、冷冻样品库等十多个实验室，另在甲板面设置2个可拆卸式移动实验室，能同时搭载60名船员、科学家及潜航员。全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST)全超导托卡马克核聚变实验装置装置，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。2009年，世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST）首轮物理放电实验取得成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。2016年2月，中国EAST物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。2018年11月， EAST实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。天马望远镜天马望远镜作为主力测站先后参加并成功完成了探月工程嫦娥二号、三号卫星的VLBI测定轨任务，大幅提高了VLBI系统的测量能力，为探月系列卫星的VLBI测定轨做出了卓越贡献。今后数年内，将作为主力测站继续参加国家深空探测重大任务。 天马望远镜成功开展谱线、脉冲星和VLBI的射电天文观测。探测到了包括长碳链分子HC7N在内的许多重要分子的发射和一些新的羟基脉泽源，探测到包括北天周期最短毫秒脉冲星在内的一批脉冲星，发现了目前研究热点-银心磁星具有周期跃变现象等，取得重大射电天文观测成果，已实现了对外开放。蛟龙号载人潜水器“蛟龙号”载人潜水器，可运载科学家和工程技术人员进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡，有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察。可搭载海洋仪器设备、传感器在海底进行规范化海试，并获取原位数据。 “蛟龙号”载人潜水器，长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，空重不超过22吨，最大荷载是240公斤，最大速度为每小时25海里，巡航每小时1海里，当前最大下潜深度7062.68米，最大工作设计深度为7000米。大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）是一架横卧南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。应用主动光学技术控制反射改正板，使它成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它口径达4米，在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它视场达5°，在焦面上可放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。它将安放在国家天文台兴隆观测站（右图为效果图），成为我国在大规模光学光谱观测中，在大视场天文学研究上，居于国际领先地位的大科学装置。兰州重离子加速器兰州重离子加速器是中国科学院近代物理研究所负责设计和建造的我国第一台大型重离子加速器系统。它的胜利建成，为我国开辟了中能重离子物理基础研究和应用研究的新领域，标志着我国回旋加速器技术水平进入了国际先进水平，也是激励广大青少年学科学、爱科学、强素质，早成才的生动课堂。HIRFL由离子源、注入器、主加速器、8个实验终端以及束流运输线等主要部分组成，注入器是一台改建的能量常数为69的1.7米扇聚焦回旋加速器，主加速器是一台能量常数为450的大型分离扇回旋加速器。注入器与主加速器联合运行，可以把C到Xe的重离子分别加速到100~10MeV/u的能量。中国散裂中子源散裂中子源是体现一个国家的科技水平、经济水平和工业水平等综合实力的大型科学研究装置。中子散射广泛应用于在物理、化学、生命科学、材料科学技术、资源环境、纳米等学科领域，并有望在如量子调控、蛋白质、高温超导等重要前沿研究方向实现突破。强流质子加速器相关技术的发展也将为一些重要的应用如质子治癌、加速器驱动的次临界洁净核能源系统（ADS）等打下坚实的基础，储备丰富的工程建设和运行经验。散裂中子源的建设不但会对我国工业技术、国防技术的发展起到有力的促进作用，也会带动和提升众多相关产业的技术进步，产生巨大的社会经济效益。

p style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-SIZE: 14px"strongimg title="201677958288630.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201607/insimg/3dc8706a-aca8-4eba-aafb-726fc70a70e1.jpg"//strong/span/pp style="TEXT-ALIGN: center"span style="FONT-SIZE: 14px"strong美国通用原子公司科研人员来合肥参与实验项目/strong/span/pp　　strong国外学者与我国合作的意愿更强，人才的双向互动也更加频繁/strong/pp　　耗资约6亿美元的美国开普勒天文望远镜发现地球“表亲”的消息曾经刷爆朋友圈，殊不知，中国科学家对开普勒项目也有贡献。/pp　　LAMOST(郭守敬天文望远镜)运行和发展中心常务副主任赵永恒研究员介绍，合作双方主要在技术上进行互补，开普勒项目的目标是探寻系外行星，LAMOST利用自身在光谱获取上的优势，为美方提供系外行星的母星(恒星)的基本情况，比如质量、组成物质等基本参数，目前已经合作产出不少成果。/pp　　在赵永恒看来，天文学领域一般不涉及经济和商业利益，因此保持了较高的开放性，国际合作的项目相对也比较多。目前，利用LAMOST光谱数据发表的论文，已有相当一部分来自国际合作。/pp　　除了天文学，从生命科学到核能利用，从大洋钻探到全球气候变化，从高能物理到空间科学，在这些投资强度大、多学科交叉、需要昂贵且复杂的实验设备的重大国际合作项目中，中国科学家的身影越来越多。/pp　　据了解，国际大科学计划合作主要分为三个层次：科学家个人之间的合作、科研机构或大学之间的对等合作以及政府间的合作。/pp　　赵永恒介绍，过去一般都是我国学者到国外学习、观测、研究。近年来，随着我国科研水平的提升、大科学装置的陆续建成，越来越多的国外学者正积极寻求与我国合作，人才的双向互动也更加频繁。/pp　　实验地点位于我国大亚湾核电站，由中科院院士王贻芳领衔的大亚湾中微子实验，就是一个大型国际合作项目，研究团队由来自世界7个国家和地区的40个机构组成，其中主力是中国科学院高能物理研究所，位于美国长岛的布鲁克海文国立实验室也在其中担任重要角色。/pp　　strong由组织者协商分配科研任务，研究成果全员共享/strong/pp　　在一项大科学计划中，如何分配任务和协调各自工作?/pp　　中科院合肥研究院等离子体物理研究所应用超导工程技术研究室主任武玉介绍，被称作“人造太阳”的国际热核聚变实验堆(ITER)建设总投资为50亿美元，欧盟贡献46%，美、日、俄、中、韩、印各贡献约9%。但是在合作中，中国与其它6方(欧盟、美国、日本、俄罗斯、韩国、印度)处于平等的位置，共同领导和推动项目的建设。项目的最高管理决策层是理事会，各方有任何问题都可以通过相应渠道进行反馈。/pp　　“因为超导技术是聚变反应堆中的关键技术之一，中方承担的项目多和超导、电源相关，合作形式则主要由组织者把研究项目以采购包的形式分派到各个国家。” 武玉说。/pp　　武玉在ITER项目中主要担任了TF导体采购包(纵场线圈导体采购包)、PF导体采购包(极向场线圈导体采购包)等多个项目的中方技术负责人，他介绍，“目前，我们承担的采购包进展顺利，取得不少成果，包括自主发展了大型超导导体技术，技术和质量体系通过国际组织的评估 在ITER计划中首次完成大型产品交付，产品实现100%国产化，产品合格率100%。”/pp　　王贻芳认为，在高能物理领域，大科学计划已经有了较成熟的管理模式。以大亚湾中微子项目为例，我们设立了执行委员会、合作组单位代表委员会、合作组全体大会等不同层次的组织，经过讨论协商来进行关键技术的路线选择和科研任务分配。/pp　　据了解，除了合作研究、专题研讨等形式，国家大科学计划的合作方式很多样，人员互访、学术进修、代培研究生、技术转移……从人才培养到技术交流，大科学计划并不只是技术攻关，而是全方位合作。/pp　　中科院北京基因组研究所研究员于军，在上世纪90年代参与并促成了中国科学家参与“人类基因组计划”，中国成为参加该计划的6个国家之一。在于军看来，正是以加入该计划为契机，中国基因组学开始起步、发展并取得了今天的成就。/pp　　有科学家在回忆这项与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划齐名的大科学计划时讲，除了极大地加速了生物医学研究，它还开启了科学研究的新方式和组织管理新模式，例如成功领导了来自全球、受不同机构资助的千人以上的科研人员，实现最大化数据共享，对技术发展进行优先排序等。/pp　　武玉介绍，ITER项目的一个宗旨是技术共享，在加入ITER之前，1个国家所掌握的一些核心技术可以作为知识产权进行保护，但是在加入之后，由于研究使用的是ITER的经费，那么合同执行过程中所产生的知识产权、研究成果，就是所有国家共享。/pp　　strong有合作也有竞争，参与大科学计划应“以我为主”/strong/pp　　除了国际大科学计划所指向的科研目标，参与国际合作，对于科研管理、工业制造、人才培养都有很大推动作用。/pp　　武玉说，中方的很多技术在项目参与过程中得到了发展。比如超导线、超导电缆的制造此前都依赖进口，但是在参加ITER之后，现在中国生产的超导线可以向世界各地供货，质量也得到了ITER认证。/pp　　在武玉看来，在国际大科学合作项目中，合作要大于竞争。“不是说两个国家研发同一样东西，一方一定要强过另一方，因为整个装置将来的性能不取决于好的一方或者差的一方，所以各个国家只需按照要求做到需要值就可以。”/pp　　“当然，这其中也有一些隐性的壁垒，比如，某项产品的设计研发是在研究机构，但是产品最终可能还是由参与国家的某一公司来制造，在制造过程中采用的一些专门技术，公司往往出于商业利益考虑而不愿共享。” 武玉说。/pp　　据了解，中国的科学家在参与ITER建设的同时，已开始规划建设未来的中国聚变工程实验堆(CFETR)。等离子体所立足开展“以我为主”的国际合作，在科技部支持下已经联合国内相关单位完成CFETR总体设计方案，目前正在开展预研工作。/pp　　赵永恒说，目前，国际上也有不少科学家希望中国可以带头来做一些大科学项目。但国际大科学计划所需要的大科学装置、所追求的宏大目标决定了这些项目并不是一个国家所能承担的，如何实现更深度参与、扮演更重要角色，进而领衔大科学计划，需要我们在资金、人才、管理等很多方面达到较高要求。/p

实现高性能等离子体稳态运行是未来聚变堆必须要解决的关键科学问题。近期，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所核聚变大科学团队发挥体系化建制化优势，取得了系列原创性的前沿物理基础研究成果。1月7日，国际学术期刊《科学进展》(Science Advances)发表了团队在高能量约束先进模式等离子体运行方面取得的重要成果。 　　托卡马克先进运行模式是当前磁约束核聚变研究的热点之一。核聚变大科学团队在托卡马克装置等离子体物理实验研究中发现并证明了一种新的高能量约束和自组织模式，即超级I模(Super I-mode)。其特点是等离子体中心的电子内部输运垒和等离子体边界的I模共存，从而大幅度提高了能量约束。该先进模式具有芯部无杂质积累，便于聚变反应生成物排出，维持平稳温度台基等优点，并实现了芯部高约束与无边界密度台基及边界不稳定性的兼容，使得等离子体与壁相互作用同长时间尺度上的高性能等离子体运行方面的优势能够比较好地结合起来。这种无需通过外部控制来确保等离子体稳态运行的高能量约束模式，可应用于国际热核聚变实验堆长脉冲运行，对于未来聚变堆运行具有重要意义。 　　日前，核聚变大科学团队还首次证明了托卡马克等离子体中存在湍流驱动的电流成份，是保持高电子温度稳定运行的关键物理机制。借助湍流回旋动理学模拟计算证实了实验中观察到的湍流是电子温度梯度模，其产生的剩余协强可驱动这一电流。湍流驱动的电流和压强梯度共同驱动内扭曲模，形成湍流-湍动电流-内扭曲模自我调节系统，从而维持芯部电子温度梯度稳定。相关研究成果日前发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。 　　此外，核聚变大科学团队在托卡马克装置中外联合实验中利用封闭偏滤器下的杂质注入脱靶控制，以及高极向比压运行模式下双输运垒带来的约束增强，实现了高比压高参数芯部等离子体与偏滤器全脱靶状态的有效兼容集成。结合理论模拟揭示了偏滤器脱靶、边界输运垒和内部输运垒三者之间相互作用的物理机制。脱靶引起的双输运垒的自组织协同作用，改善了芯部与边界的兼容性，带来了能量约束的净增益。相关研究成果之前发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。 　　核聚变大科学团队通过发挥建制化、多学科、大平台的特点，结合开放共享的国际交流与合作，凝聚优势资源，组织开展体系化的等离子体物理实验基础研究。在引领核聚变前沿技术发展的基础研究深耕探索，发现了系列新的物理现象，揭示和验证了其中的相关物理机制，特别是在高性能稳态长脉冲等离子体运行模式方面开展的研究，为聚变堆建设和运行奠定了基础。 　　等离子体所核聚变大科学团队及国内外合作者在高能量约束先进模式、湍流驱动等离子体电流、偏滤器脱靶与高约束等离子体兼容集成等方面取得的系列重要成果，得益于与中国科学技术大学、法国原子能委员会、美国通用原子能公司、麻省理工学院、普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校、橡树岭联合大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室等国内外核聚变研究机构开展的密切交流与合作。 　　相关工作得到中科院、科技部、国家自然科学基金委等的资助，以及安徽省、合肥市、合肥综合性国家科学中心的大力支持。

6月16日，正值中国的端午节，素有“人间天堂”之称的古城苏州，不仅迎来了传统的龙舟赛，同时迎来了一批特殊的客人，即国际热核聚变实验堆(ITER)计划的理事会成员——ITER理事会第六届会议在这里举行。　　“这是一次破例的会议。”科技部副部长曹健林说。　　按相关协议规定，ITER理事会会议只在欧盟或日本举行，但这次通过中国政府的努力，理事会同意将会议在中国举行。会议主要讨论ITER建设中的2000多个相关技术标准，若各方达成共识，将发布一项公告。　　有望将核聚变时间　　提升到500秒　　“建造于法国的ITER装置，仍为一个科学家探索自然的实验性装置。”中国国际核聚变能源计划执行中心副主任罗德隆介绍。　　他说，ITER计划实施共需35年。其中，建设期为10年，运行期为20年，还有5年为退役期。　　ITER组织总干事Kaname Ikeda介绍，这一计划主要是对核聚变技术进行实验验证，虽然理论上实现它已没有问题，但要进入工业化，必须进行技术认证。　　据悉，在已有关于核聚变的所有实验中，由中国科学院合肥等离子所研制的EAST装置，是国际首个全超导托卡马克装置。其主要技术特点和指标：大型超导纵场磁体和大型极向场超导磁体，能产生大于100万安培的等离子体电流，持续时间达1000秒，在高功率加热下，温度将超过1亿摄氏度。　　然而，曹健林特别强调，尽管中国的实验在某些指标上领先国际，但这并不能代表中国的整体技术都比其他国家先进。　　Kaname Ikeda说，这是人类直接利用太阳能的第一步。作为聚变能实验堆，ITER要把上亿摄氏度、由氘氚组成的高温等离子体约束在体积达837立方米的“磁笼”中，产生50万千瓦的聚变功率，持续时间为500秒。这个50万千瓦的热功率，相当于一个小型热电站的水平，将是人类第一次在地球上获得持续、有大量核聚变反应的高温等离子体，产生接近电站规模的受控聚变能。　　ITER的建设、运行和实验研究是人类发展聚变能的必要一步，有可能直接决定真正聚变示范电站(DEMO)的设计和建设，并从而促进商用聚变电站的更快实现。　　知识产权：中国的收获　　众所周知，ITER计划目前由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等7方实施。在总预算为100亿欧元的投资计划中，除欧盟出资45%以外，中国投资其中的10%。知识产权的保护和运用是ITER计划实施的核心内容之一，也是包括中国在内的所有成员方参加ITER项目的基本目标和最终结果之一。　　罗德隆说，目前，中国已全面参与ITER计划所有管理与建设，在400多人的队伍中，20人持有中国护照，涉及每一个环节。　　当记者问及ITER建成后中国的收获时，Kaname Ikeda说，中国享有全部知识产权，而7方之外的其他国家则没有这样的权利。这是谈判协议中，早已制定的“游戏规则”。他希望，未来中国能够完全独立建造自己的“太阳”。　　据悉，ITER项目的核心知识产权规则，是《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》的知识产权附件，总体的原则是尊重各成员方及国内实体的原有知识产权，共享ITER项目实施过程中新增的知识产权。ITER计划履行过程中，需严格遵守各项国际协议和国内法律法规。　　其中，国际协议主要包括ITER框架下各成员方达成的协议、协定，即《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》和《联合实施国际热核聚变实验堆计划国际聚变能组织特权和豁免协定》，这是ITER计划的法律性文件，规定了各成员方和ITER组织的基本权利义务。在中国，这是唯一一个通过全国人大常委会会议批准的国际合作协定。　　ITER是中国长远能源发展战略　　在会议开幕式上，科技部部长万钢发表讲话表示，ITER计划是世界上最大的国际大科学工程合作计划之一，参与的7方有33个国家，占全球60%的人口和80%的GDP，其成功实施是未来核聚变能源发展和应用的关键。　　他指出，中国政府高度重视新能源的开发利用。ITER计划是目前我国以全权、平等伙伴身份参加的最大规模的国际大科学工程和研究合作项目 参加ITER计划是中国对世界核聚变能源发展的重大贡献，也是实现中国未来能源可持续发展的战略举措 参加ITER计划，彰显了中国对全球重大发展问题负责任的态度，表明了中国积极参与国际科技合作、充分利用国际科技资源促进自主创新的决心。中方将一如既往地支持ITER组织的工作，履行中方在ITER计划中的各项承诺和义务，与ITER组织和ITER计划其他各方一道，推动ITER计划的顺利发展。　　据介绍，ITER计划第六届理事会将审核ITER计划的核心文件——ITER计划基准，并可能达成一致意见，作出相关决定。该基准作为ITER计划的纲领性文件体系，囊括了计划总进度、总费用、技术规格书和项目管理在内的几千个文件，是今后ITER计划执行的基础。参与ITER的7方都派出了高级代表团出席本届会议。各方理事会成员、政府代表、专家共约90人与会。　　为配合ITER组织第六届理事会的召开，“ITER计划与核聚变科普展”于6月16～25日在苏州工业园区举办。

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不久前，中科院发布科技支撑“双碳”战略行动计划，先进核能技术是重点攻关的关键技术之一。在各类减少碳排放的清洁能源中，核能是令人又爱又惧的存在。作为清洁能源，核能可以有效减少碳排放，成为替代化石能源的希望，但它也是悬在人们头顶的达摩克利斯之剑，美国三英里岛核事故、苏联切尔诺贝利核事故、日本福岛核泄漏，一次次核事故给核电发展蒙上阴影。怎样在助力“双碳”目标实现的同时，让核电技术更安全可靠、更可持续？这是中科院的科学家们一直在探索的问题。核裂变能技术：榨净核废料，丰富核燃料2016年，中科院院士詹文龙曾前往美国华盛顿州哥伦比亚河畔的汉福德镇参观。那里是美国发展核武器后最大的放射性核废料处理厂区。那里存放着含强化学腐蚀、强放射性核废液的锈迹斑斑的大罐子。詹文龙至今记得当时触目惊心之感：“美国现在一年要用20亿美元去维持那里的安全。”这让他更加坚定了一个想法：在我国发展一种能够更安全、更经济地处理核废料的技术。在科学家眼中，核废料并不是“废料”，而是可以继续利用的“乏燃料”。早在2011年，中科院就启动了“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”战略性先导科技专项（简称ADS先导专项），目标是利用加速器产生高能质子，驱动乏燃料继续“燃烧”。由于加速器停止运行时，燃料就能停止“燃烧”，这一技术也被国际公认为最有前景的利用嬗变安全处置长寿命核废料的技术途径。到2016年詹文龙赴美参观时，科学家们已经突破了一些ADS的关键核心技术，并且完成了一种新方案的设计，即一种能把乏燃料“吃干榨净”的、具有更高性价比的“加速器驱动先进核能系统”（ADANES）。新方案由两部分组成，一是将已有的ADS技术工业化，二是研制乏燃料再生循环利用系统（ADRUF）。前者相当于“造炉子”，后者相当于“造燃料”。詹文龙介绍，根据这一方案，铀资源的利用率将由目前的不到1% 提高到超过95%，最终只需处置少于5%的核废料，其放射性寿命将由数十万年缩短到五百年内，还可燃烧30%的钍资源，这将支撑核电发展成千上万年。在实现碳中和目标的同时，还能产生可用于精准靶向放疗及核移动电源的珍贵同位素。就在ADANES方案如火如荼地推进之时，与ADS先导专项同时启动的“未来先进核裂变能—钍基熔盐堆核能系统”（TMSR）先导专项也初见成效。“在2011年启动‘未来先进核裂变能’先导专项前已经明确，中科院要做核能领域的科技创新。我们分析形势之后认为有两个切入点，一个针对核废料安全隐患和环境影响的问题，研发核废料安全处理处置技术，将需要地质处置的核废料最少化；另一个针对铀—235核燃料匮乏问题，研发将钍—232用作核燃料的技术，以实现核燃料来源的多样化。”中科院重大任务局材料能源处时任处长、中科院赣江创新研究院纪委书记彭子龙在回忆先导专项立项经过时对《中国科学报》说。TMSR先导专项计划用20年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。2017年11月，中科院与甘肃省签署四代先进核能钍基熔盐堆战略合作框架协议。至2021年5月，TMSR主体工程已基本完工。核聚变能技术：东方超环与神光在发展核裂变能的同时，中科院还有一批科研人员在探索另一类未来先进核能技术——可控的核聚变能技术。“聚变能是核能发展的最终目标，聚变能可以为碳中和的实现作出重大贡献。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说。核聚变相当于用力把一堆原子捏到一起，然后释放出能量。核聚变反应条件苛刻，不仅需要达到千万甚至上亿摄氏度的高温，还需要巨大的压力。因此，如何触发反应，是核聚变能技术的一大难点。彭子龙告诉《中国科学报》，中科院科研人员在核聚变能技术上有两个努力方向，一是磁约束的核聚变，二是惯性约束的核聚变。磁约束核聚变，是通过托卡马克装置产生强大的磁场，把等离子体约束在尽可能小的范围内并将其持续加热并维持在数千万甚至上亿度的高温，以达到核聚变对温度的要求。早在上世纪70年代，位于合肥的中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所就开始了核聚变相关研究，并于上世纪90年代启动磁约束的核聚变能技术——超导托卡马克的研究。2006年，被誉为“人造太阳”的东方超环正式建成，成为我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置。同年，以中科院为主导的中国团队加入国际热核聚变实验堆计划，成为全球探索“人造太阳”新能源队伍中的重要一员。2021年12月30日，东方超环实现7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒。惯性约束核聚变，是将聚变材料制成仅约一两个毫米的靶丸，然后从四面八方均匀射入高能激光束以持续压缩并最终引爆小球，形成微型“氢弹”爆炸，产生热能。为了验证这种原理，美国在2009年建成了国家点火装置（NIF）。在我国，上世纪60年代，中科院上海光学精密机械研究所开启了我国激光惯性约束核聚变能的研究历程。上世纪80年代，为了追赶国际研究的步伐，上海光机所开始了大型综合性激光装置——“神光”的预研工作，并于1986年建成，1994年装置退役后被称为“神光—I”。2000年和2015年，我国又先后建成神光—II激光装置和神光—III主机激光装置并投入使用。面向2060：科学家们的梦想从2011年至今的10多年里，“未来先进核裂变能”先导专项的发展历程与现状让彭子龙看到了中科院在开展先进核能技术方面的优势。“当初，我们酝酿研讨先导专项的时候，内心瞄准的是30年以后的事情。”彭子龙说，作为国立科研机构，中科院必须更加前瞻分析需求和挑战，基于科学本源、科学规律思考解决方案。在明确目标之后，中科院动员起了规模大、学科全的综合创新力量。“每个先导专项都是十几个研究所共同参与的。”彭子龙回忆。他感慨，作为国家战略科技力量，中科院的使命定位决定着其具有更强的创新能力和欲望。“国家要创新，中科院能创新。”彭子龙说。面向碳中和目标，科研人员又一次鼓足了干劲。作为先进核裂变能的研究者，詹文龙有一个梦想：在广袤无人的沙漠戈壁滩上，建一片清洁能源的绿洲，将太阳能、风能与更安全可靠的核能技术整合在一起，源源不断地向千家万户输出清洁无污染的电力能源。詹文龙介绍，他们已突破ADS关键核心技术，2020~2027年将高标准高质量按计划建成国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置”（CiADS）；针对ADRUF，同期建成模拟燃料示范的乏燃料干式处理生产线。同时，实现ADANES整体方案优化；突破强辐照下稀有同位素量产关键技术与工艺，开展精准放疗同位素的量产。按技术进展，到2032年，他们将突破ADRUF关键核心技术，完成热室系统建设并进行再生核燃料研发，并完成基于CiADS的燃烧示范；争取国家重大科技基础设施“高密度能源燃料研究装置”完成立项，建设超强宽谱辐照设施及相关核材料研发平台。到2035年后，他们将完成ADANES集成优化与工业应用示范，为碳中和提供硬科技支撑，并实现产业化。作为先进核聚变能的研究者，宋云涛也有一个梦想：10年内建成未来核聚变发电站的示范工程，真正实现聚变堆发电。“时间紧迫，中国有自己的‘时间路线图’。按照现有技术，用10年时间建成核聚变发电示范工程是完全可以实现的，用不了多久，人类就可以点燃核聚变这个‘大煤球’。”宋云涛说。无论是过去、现在还是未来，中科院的科研人员一直向着更安全、更可靠、更经济的核能技术努力。正是这些延续了10年、20年、半个多世纪的坚持，让中国先进核能技术的发展前景有望，让中国碳中和目标的实现未来可期。

作者：倪思洁 来源：中国科学报不久前，中科院发布科技支撑“双碳”战略行动计划，先进核能技术是重点攻关的关键技术之一。在各类减少碳排放的清洁能源中，核能是令人又爱又惧的存在。作为清洁能源，核能可以有效减少碳排放，成为替代化石能源的希望，但它也是悬在人们头顶的达摩克利斯之剑，美国三英里岛核事故、苏联切尔诺贝利核事故、日本福岛核泄漏，一次次核事故给核电发展蒙上阴影。怎样在助力“双碳”目标实现的同时，让核电技术更安全可靠、更可持续？这是中科院的科学家们一直在探索的问题。核裂变能技术：榨净核废料，丰富核燃料2016年，中科院院士詹文龙曾前往美国华盛顿州哥伦比亚河畔的汉福德镇参观。那里是美国发展核武器后最大的放射性核废料处理厂区。那里存放着含强化学腐蚀、强放射性核废液的锈迹斑斑的大罐子。詹文龙至今记得当时触目惊心之感：“美国现在一年要用20亿美元去维持那里的安全。”这让他更加坚定了一个想法：在我国发展一种能够更安全、更经济地处理核废料的技术。在科学家眼中，核废料并不是“废料”，而是可以继续利用的“乏燃料”。早在2011年，中科院就启动了“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”战略性先导科技专项（简称ADS先导专项），目标是利用加速器产生高能质子，驱动乏燃料继续“燃烧”。由于加速器停止运行时，燃料就能停止“燃烧”，这一技术也被国际公认为最有前景的利用嬗变安全处置长寿命核废料的技术途径。到2016年詹文龙赴美参观时，科学家们已经突破了一些ADS的关键核心技术，并且完成了一种新方案的设计，即一种能把乏燃料“吃干榨净”的、具有更高性价比的“加速器驱动先进核能系统”（ADANES）。新方案由两部分组成，一是将已有的ADS技术工业化，二是研制乏燃料再生循环利用系统（ADRUF）。前者相当于“造炉子”，后者相当于“造燃料”。詹文龙介绍，根据这一方案，铀资源的利用率将由目前的不到1% 提高到超过95%，最终只需处置少于5%的核废料，其放射性寿命将由数十万年缩短到五百年内，还可燃烧30%的钍资源，这将支撑核电发展成千上万年。在实现碳中和目标的同时，还能产生可用于精准靶向放疗及核移动电源的珍贵同位素。就在ADANES方案如火如荼地推进之时，与ADS先导专项同时启动的“未来先进核裂变能—钍基熔盐堆核能系统”（TMSR）先导专项也初见成效。“在2011年启动‘未来先进核裂变能’先导专项前已经明确，中科院要做核能领域的科技创新。我们分析形势之后认为有两个切入点，一个针对核废料安全隐患和环境影响的问题，研发核废料安全处理处置技术，将需要地质处置的核废料最少化；另一个针对铀—235核燃料匮乏问题，研发将钍—232用作核燃料的技术，以实现核燃料来源的多样化。”中科院重大任务局材料能源处时任处长、中科院赣江创新研究院纪委书记彭子龙在回忆先导专项立项经过时对《中国科学报》说。TMSR先导专项计划用20年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。2017年11月，中科院与甘肃省签署四代先进核能钍基熔盐堆战略合作框架协议。至2021年5月，TMSR主体工程已基本完工。核聚变能技术：东方超环与神光在发展核裂变能的同时，中科院还有一批科研人员在探索另一类未来先进核能技术——可控的核聚变能技术。“聚变能是核能发展的最终目标，聚变能可以为碳中和的实现作出重大贡献。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说。核聚变相当于用力把一堆原子捏到一起，然后释放出能量。核聚变反应条件苛刻，不仅需要达到千万甚至上亿摄氏度的高温，还需要巨大的压力。因此，如何触发反应，是核聚变能技术的一大难点。彭子龙告诉《中国科学报》，中科院科研人员在核聚变能技术上有两个努力方向，一是磁约束的核聚变，二是惯性约束的核聚变。磁约束核聚变，是通过托卡马克装置产生强大的磁场，把等离子体约束在尽可能小的范围内并将其持续加热并维持在数千万甚至上亿度的高温，以达到核聚变对温度的要求。早在上世纪70年代，位于合肥的中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所就开始了核聚变相关研究，并于上世纪90年代启动磁约束的核聚变能技术——超导托卡马克的研究。2006年，被誉为“人造太阳”的东方超环正式建成，成为我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置。同年，以中科院为主导的中国团队加入国际热核聚变实验堆计划，成为全球探索“人造太阳”新能源队伍中的重要一员。2021年12月30日，东方超环实现7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒。惯性约束核聚变，是将聚变材料制成仅约一两个毫米的靶丸，然后从四面八方均匀射入高能激光束以持续压缩并最终引爆小球，形成微型“氢弹”爆炸，产生热能。为了验证这种原理，美国在2009年建成了国家点火装置（NIF）。在我国，上世纪60年代，中科院上海光学精密机械研究所开启了我国激光惯性约束核聚变能的研究历程。上世纪80年代，为了追赶国际研究的步伐，上海光机所开始了大型综合性激光装置——“神光”的预研工作，并于1986年建成，1994年装置退役后被称为“神光—I”。2000年和2015年，我国又先后建成神光—II激光装置和神光—III主机激光装置并投入使用。面向2060：科学家们的梦想从2011年至今的10多年里，“未来先进核裂变能”先导专项的发展历程与现状让彭子龙看到了中科院在开展先进核能技术方面的优势。“当初，我们酝酿研讨先导专项的时候，内心瞄准的是30年以后的事情。”彭子龙说，作为国立科研机构，中科院必须更加前瞻分析需求和挑战，基于科学本源、科学规律思考解决方案。在明确目标之后，中科院动员起了规模大、学科全的综合创新力量。“每个先导专项都是十几个研究所共同参与的。”彭子龙回忆。他感慨，作为国家战略科技力量，中科院的使命定位决定着其具有更强的创新能力和欲望。“国家要创新，中科院能创新。”彭子龙说。面向碳中和目标，科研人员又一次鼓足了干劲。作为先进核裂变能的研究者，詹文龙有一个梦想：在广袤无人的沙漠戈壁滩上，建一片清洁能源的绿洲，将太阳能、风能与更安全可靠的核能技术整合在一起，源源不断地向千家万户输出清洁无污染的电力能源。詹文龙介绍，他们已突破ADS关键核心技术，2020~2027年将高标准高质量按计划建成国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置”（CiADS）；针对ADRUF，同期建成模拟燃料示范的乏燃料干式处理生产线。同时，实现ADANES整体方案优化；突破强辐照下稀有同位素量产关键技术与工艺，开展精准放疗同位素的量产。按技术进展，到2032年，他们将突破ADRUF关键核心技术，完成热室系统建设并进行再生核燃料研发，并完成基于CiADS的燃烧示范；争取国家重大科技基础设施“高密度能源燃料研究装置”完成立项，建设超强宽谱辐照设施及相关核材料研发平台。到2035年后，他们将完成ADANES集成优化与工业应用示范，为碳中和提供硬科技支撑，并实现产业化。作为先进核聚变能的研究者，宋云涛也有一个梦想：10年内建成未来核聚变发电站的示范工程，真正实现聚变堆发电。“时间紧迫，中国有自己的‘时间路线图’。按照现有技术，用10年时间建成核聚变发电示范工程是完全可以实现的，用不了多久，人类就可以点燃核聚变这个‘大煤球’。”宋云涛说。无论是过去、现在还是未来，中科院的科研人员一直向着更安全、更可靠、更经济的核能技术努力。正是这些延续了10年、20年、半个多世纪的坚持，让中国先进核能技术的发展前景有望，让中国碳中和目标的实现未来可期。

北京时间17日，《科学》网站公布了2021年度十大科学突破评选结果。让我们一起来看看今年科学界都有哪些重大成果。1人工智能预测蛋白质结构今年7月，世界知名人工智能团队深度思维宣布，已经利用AI智能软件程序——阿尔法折叠预测了人类表达的几乎所有蛋白质的结构，以及其他20种生物几乎完整的蛋白质组。AI预测蛋白质结构将实现广泛应用，提供对基础生物学的见解并揭示潜在的药物靶点。8月，中国研究人员使用阿尔法折叠2绘制了近200种与DNA结合的蛋白质结构图。11月，德国和美国的研究人员利用阿尔法折叠2和冷冻电镜绘制了核孔复合物的结构图。现在，科学家正使用阿尔法折叠2来模拟奥密克戎变体刺突蛋白突变的影响。通过在蛋白质中插入更大的氨基酸，突变改变了它的形状——也许足以阻止抗体与其结合并中和病毒。人工智能预测了两种蛋白质如何形成参与酵母DNA修复的复合体。2解锁古老泥土DNA宝库最近，科学家们从洞穴地面的土壤中解锁了一个更大的古代DNA宝库。研究人员使用这种“泥土DNA”来重建世界各地穴居人的身份。在西班牙的Estatuas洞穴，核DNA揭示了8万至11.3万年前生活在那里的人类的遗传特征和性别，并表明尼安德特人的一个谱系在10万年前结束的冰川期之后取代了其他几个谱系。在美国佐治亚州Satsurblia洞穴有2.5万年历史的土壤中，科学家们发现了来自以前未知的尼安德特人系的女性人类基因组，以及野牛和现已灭绝的狼的遗传痕迹。通过将墨西哥奇基维特洞穴中1.2万年前的黑熊DNA与现代熊DNA进行比较，科学家们发现，在最后一个冰河时代之后，洞中黑熊的后代向北迁徙至阿拉斯加。一名研究人员记录了墨西哥奇基维特洞穴中沉积物样本的位置。3实现历史性核聚变突破8月，美国国家点火装置 (NIF) 产生了一种聚变反应，这种反应产生的能量比点燃它所需的激光能量更多。NIF使用来自世界上最高能量激光的脉冲来压缩胡椒粒大小的氢同位素氘和氚胶囊。这种方法每次发射产生170千焦的聚变能量——远低于1.9兆焦的激光输入。但在8月8日记录显示，该能量飙升至1.35兆焦耳。研究人员认为这是燃烧等离子体的结果，这意味着聚变反应产生了足够的热量，可以像火焰一样通过压缩燃料传播。为了产生美国国家点火装置（NIF）的聚变反应，192束激光束会聚在一个微小的燃料芯块周围。4抗新冠强效药出现数据显示，美国默克公司的抗病毒药物莫奈拉韦可将未接种疫苗的高危人群的住院或死亡风险降低30%；而辉瑞公司的抗病毒药物PF-07321332，如果在出现症状的3天内开始服用，则可使住院率降低89%。科学家们强调，抗病毒药物不能取代疫苗接种，但它们仍然至关重要。如果新的奥密克戎变体导致突破性感染激增，它们的重要性将更加突出。美国默克制药公司的莫奈拉韦将未接种新冠疫苗的高危人群因病住院或死亡的风险降低了30%。5“摇头丸”可治疗创伤后应激障碍一项多中心、随机、对照试验发现，3,4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺(MDMA) ，也就是我们常说的“摇头丸”的主要成分，显著减轻了创伤后应激障碍(PTSD)患者的症状。76名受试者，部分接受了3次MDMA治疗，部分接受了安慰剂指导治疗课程。2个月后，67%的接受MDMA治疗的患者不再有PTSD症状，而安慰剂组则仅有32%。研究人员对创伤后应激障碍（PTSD）使用MDMA治疗。6单克隆抗体治疗传染性疾病今年单克隆抗体 (mAb)开始在对抗新冠病毒和其他威胁生命的病原体，包括呼吸道合胞病毒 (RSV)、HIV 和疟疾寄生虫等方面显现出效果。到今年年底，已有3种用于治疗新冠病毒的单克隆抗体获得FDA紧急使用授权。科学家还正在开发针对流感、寨卡病毒和巨细胞病毒的单克隆抗体。两个旨在预防所有婴儿呼吸道合体病毒(RSV)的候选药物被寄予厚望。单克隆抗体或将成为传染病武器库中的“标配”。艺术家描绘的单克隆抗体（红色和蓝色）攻击新冠病毒（紫色）的概念图。7“洞察”号首次揭示火星内部结构自“扎根”火星以来，美国国家航空航天局（NASA）的“洞察”号火星探测器在其着陆点测量了大约733次地震。科学家基于其中35次地震的数据，揭示了火星的内部结构，估计了火星地核的大小、地幔的结构和地壳的厚度。这也是科学家第一次使用地震数据来探测地球以外行星的内部，这是了解火星形成和热演化的重要一步。地震波显示火星有一层薄薄的地壳、浅层的地幔和一个异常大的液体核心。8粒子物理学的标准模型出现“裂缝”4月7日，美国费米国家加速器实验室进行的缪子反常磁矩实验显示，缪子的行为与标准模型理论预测不相符。研究报告称，巨大的、不稳定的类电子粒子——缪子，比最初预测的更具磁性。此外，费米实验室里的质子加速器也可以大量制造缪子。研究人员现在正在仔细检查今年的计算结果，如果成立，并且理论和实验结果之间的差异持续存在，可能将标志着有50年历史的粒子物理标准模型的预言失败，或打开物理学变革之门。在美国费米国家加速器实验室的这个环内，缪子像指南针一样在磁场中旋转，精确度为十亿分之三十。9CRISPR基因编辑疗法对人类疗效首次证明基因编辑工具CRISPR于2020年首次显现出或可治愈镰状细胞病和β—地中海贫血患者的功能。今年，科学家们更进一步，直接在人体内部署CRISPR-Cas9。在小型研究中，该策略减少了一种有毒的肝脏蛋白质，并适度改善了遗传性失明患者的视力。6月26日，美国Intellia医药公司和再生元公司科学家在6名患有一种名为转甲状腺素淀粉样变性病的罕见疾病的患者身上测试了他们的治疗方法。结果显示，所有参与者的畸形蛋白质水平均下降，其中两名接受高剂量注射的人的蛋白质水平平均下降了87%。来自CRISPR注射的引导。RNA（蓝色）将DNA切割酶（白色）引导至其目标（橙色）。10体外胚胎培养为早期发育研究打开新窗户通常，老鼠胚胎在母鼠体外生长的时间为3到4天。但在3月，一个团队报告了一个将这一期限延长到11天的方案。该研究进展有望为子宫外孕育人类铺平道路。此外，还有科学家设计了被称为“胚泡”的关键胚胎阶段的替代品。一个研究小组从人类胚胎干细胞中复制了胚泡，并诱导了多能干细胞(IPS)。另一项研究发现，转化为诱导性多能性细胞的皮肤细胞会产生囊胚状结构。这些人造胚泡并不是真正的胚胎，但其中一些可作为某些研究的替代方案以减少伦理争议。5月，国际干细胞学会宣布放宽人类胚胎培养“14天规则”，进一步提振了该领域的研究。一只老鼠胚胎在一个旋转的罐子里生长。这样的胚胎可以帮助研究人员更好地了解人类发育的早期阶段。

p　　近日，中国科学院空天信息研究院和中国科学技术大学等单位联合研制出高速高精度激光汤姆逊散射仪。/pp　　今年5月，在“科大一环”磁约束聚变等离子体装置开展实验中，基于重复频率200赫兹、单脉冲能量5焦耳的激光脉冲，实现了小于5电子伏特的电子温度测量精度，电子温度安全预警时间间隔达5毫秒，所获得的预警时间是国际同类系统的一半，指标提高一倍。这标志着我国在该领域进入国际领先水平行列，为我国未来磁约束聚变能装置的高精度测量奠定了坚实基础。/pp　　据了解，在磁约束聚变反应装置工作过程中，偏滤器将承受巨大的能量泄放，需要对等离子体电子温度进行提前预警和实时反馈控制，实现脱靶而避免等离子体损伤器壁进而导致灾难性后果。基于高频高能激光的汤姆逊散射测量是精确测量等离子体电子温度的唯一可靠测量手段，激光的工作频率决定了温度预警的采样时间间隔，间隔越小系统预警越及时，装置运行安全系数越高。/pp　　受限于激光器能量和频率水平，我国以往等离子体温度诊断采用数十赫兹的低频激光器，采样间隔宽，遇到紧急情况无法及时预警，导致装置运行存在巨大风险。虽然采用多台低频率激光器合束技术可以满足预警时间间隔要求，但是这种方法可靠性大幅降低。欧洲和日本已经掌握了100赫兹工作频率的高能激光技术，预警时间间隔达到10毫秒，但这个预警时间间隔仍然较长，无法完全保证装置安全运行。/pp　　从2015年起，空天信息研究院联合中国科学院光电技术研究所和同济大学等单位历时3年时间，突破了高能量高光束质量激光传输与放大、激光相位共轭波前畸变校正、大口径/大尺寸激光放大模块、大功率脉冲激光驱动电源等关键技术，于2017年4月在国际上首次发布重复频率200赫兹、脉冲能量5焦耳、脉冲宽度6.6纳秒、光束质量1.7倍衍射极限的高频高能激光指标，将我国纳秒脉宽激光器的功率水平提高了1个数量级。研究团队研发出基本完善的工艺流程，核心器件/部件实现国产化，形成整机工程化制造能力。以200赫兹/5焦耳激光器为光源，中国科学技术大学攻克了大功率激光传输系统综合降噪、收集光学精准对焦、弱光信号探测提取等难题，成功地研制我国迄今精度最高的激光汤姆逊散射检测系统。/pp　　未来，研究团队将开展更高功率、更高频率激光器研发和更高精度的诊断实验，计划将激光器的工作频率提高至500赫兹，检测系统提供2毫秒的安全预警时间间隔和1电子伏特的电子温度测量精度，为下一代磁约束聚变装置安全运行提供高速预警手段。/ppbr//p