Η ελεγχόμενη τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης είναι μια μελλοντική μέθοδος ενέργειας που αναμένεται ιδιαίτερα από όλη την ανθρωπότητα και είναι επίσης γνωστή ως η τελική πηγή ενέργειας του ιδανικού της ανθρωπότητας. Ωστόσο, καμία χώρα δεν την έχει επιτύχει με επιτυχία.
Στη διαδικασία της πραγματοποίησης της ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης με λέιζερ, η "καρδιά" της συσκευής οδήγησης λέιζερ υψηλής ισχύος-γυαλί νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους, είναι ένα απαραίτητο υλικό πυρήνα. Η βασική τεχνολογία για τη μαζική παραγωγή ονομάζεται το πρώτο από τα επτά θαύματα της Εθνικής Διεύθυνσης Ανάστασης (NIF) των Ηνωμένων Πολιτειών. Ο Hu Lili, αναπληρωτής διευθυντής της Ακαδημαϊκής Επιτροπής του Ινστιτούτου Οπτικής και της Οπτικής Μηχανικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και ερευνητή του προηγμένου λέιζερ και των οπτοηλεκτρονικών λειτουργικών υλικών και της ερευνητικής της ομάδας είναι οι ερευνητές που έχουν ξεπεράσει τη βασική τεχνολογία για τη μαζική παραγωγή μεγάλου μεγέθους γυαλιού νεοδυμιού.
Εισερχόμενοι στον 21ο αιώνα, η Hu Lili και η ομάδα της ξεκίνησαν την έρευνα και την ανάπτυξη νέου γυαλιού λέιζερ και τη συνεχή τεχνολογία τήξης για την αποτελεσματική μαζική παραγωγή μεγάλου μεγέθους γυαλί νεοδύμιου λέιζερ, επιλύοντας όλα τα βασικά τεχνικά προβλήματα που απαιτούνται για τη μαζική παραγωγή γυαλιού νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους. Το Ινστιτούτο Οπτικών και λεπτών μηχανικών της Σαγκάης έχει επίσης γίνει η πρώτη μονάδα στον κόσμο για να κυριαρχήσει ανεξάρτητα την τεχνολογία παραγωγής πλήρους διαδικασίας των γυάλινων εξαρτημάτων λέιζερ νεοδύμιου.
Μόλις πέρυσι κέρδισε το βραβείο NFMOTT, ένα διάσημο βραβείο στον τομέα των διεθνών άμορφων υλικών, καθιστώντας τον πρώτο κινεζικό νικητή του βραβείου από την ίδρυσή του. Φέτος, η Hu Lili κέρδισε επίσης το βραβείο του Προέδρου της Διεθνούς Ένωσης Glass.
"Η έρευνά μας θα εφαρμοστεί τελικά στην πράξη, οπότε είμαι πολύ χαρούμενος που ξεκινώ από τη βασική έρευνα στο εργαστήριο και στη συνέχεια θέτουμε τα αποτελέσματα της έρευνας σε εφαρμογή". Ο Hu Lili είπε σε συνέντευξή του στον Yicai πρόσφατα. Επίσης, αποκάλυψε ότι η ομάδα εισάγει την AI στην έρευνα και την ανάπτυξη νέου γυαλιού για την προώθηση της καινοτομίας του Paradigm σε ειδική έρευνα γυαλιού.
Η καρδιά της σύντηξης με λέιζερ
Καθώς ο παγκόσμιος ανταγωνισμός ενεργειακής ασφάλειας εντείνεται, η διάταξη των μεγάλων χωρών στον κόσμο στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης έχει επιταχυνθεί σημαντικά και η διεθνής τεχνολογία σύντηξης έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Τον Δεκέμβριο του 2022, οι Ηνωμένες Πολιτείες πέτυχαν επιτυχώς ένα μεγαλύτερο ενεργειακό πλεόνασμα στις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης. Μέχρι στιγμής, οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επιτύχει έξι αναφλέξεις πυρηνικής σύντηξης λέιζερ.
Το 2024, το Υπουργείο Επιστημών και Τεχνολογίας, το Υπουργείο Βιομηχανίας και Πληροφορικής και άλλα επτά τμήματα εξέδωσαν από κοινού τις «απόψεις εφαρμογής σχετικά με την προώθηση της καινοτομίας και ανάπτυξης των μελλοντικών βιομηχανιών», επισημαίνοντας ότι είναι απαραίτητο να ενισχυθεί η έρευνα και η ανάπτυξη βασικών τεχνολογιών για τη μελλοντική ενέργεια που εκπροσωπείται από την πυρηνική σύντηξη. Η υλοποίηση της εφαρμογής Fusion Energy είναι ο απώτερος στόχος της στρατηγικής τριών σταδίων της χώρας του "αντιδραστήρα αντιδραστήρα-σύντηξης θερμικού αντιδραστήρα" για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας.
Τον Ιανουάριο του τρέχοντος έτους, η πλήρως υπεραγωγική συσκευή Tokamak East της χώρας μου, γνωστή ως "τεχνητός ήλιος", πέτυχε σημαντικά αποτελέσματα και επιτυχώς επιτεύχθηκε σταθερή λειτουργία Long-Pulse, δίνοντας τη λειτουργία των ανθρώπων για την εφαρμογή της εφαρμογής της Forcame Eneraine.
Η οδήγηση λέιζερ είναι ένας άλλος τρόπος για την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης. Για να επιτευχθεί η ελεγχόμενη με λέιζερ πυρηνική σύντηξη, χρειαζόμαστε αυτο-ελεγχόμενο γυαλί νεοδύμιου λέιζερ. Λόγω του μεγάλου μεγέθους και των εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων του δείκτη απόδοσης, η τεχνολογία συνεχούς τήξης του γυαλιού Neodymium μεγάλου μεγέθους προκαλεί τα όρια της κατασκευής οπτικών γυαλιών και είναι γνωστή ως το πρώτο από τα επτά θαύματα της Εθνικής Εγκαταστάσεως ανάφλεξης των Ηνωμένων Πολιτειών. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν συνεργαστεί με δύο κορυφαίες οπτικές εταιρείες γυαλιού στη Γερμανία και την Ιαπωνία για έξι χρόνια για να επιτύχουν συνεχή τήξη του γυαλιού νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους. Πιστεύουν ότι αυτή η τεχνολογία είναι εξαιρετικά δύσκολη. Μετά την ολοκλήρωση της προσφοράς γυαλιού νεοδυμίου για τις δύο μεγάλες συσκευές σύντηξης με λέιζερ στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Γαλλία, αποσυναρμολόγησαν τη συνεχή γραμμή τήξης του γυαλιού νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους.
Ως εκ τούτου, η κατάκτηση της τεχνολογίας προετοιμασίας παρτίδας του γυαλιού νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους έχει γίνει ένα δύσκολο πρόβλημα που η Hu Lili και άλλοι επιστημονικοί ερευνητές πρέπει να λύσουν επειγόντως.
Ο Hu Lili εξήγησε ότι ο λόγος για τον οποίο το γυαλί Neodymium του λέιζερ είναι η "καρδιά" της πυρηνικής σύντηξης λέιζερ είναι ότι είναι ένα ειδικό γυαλί που περιέχει ιόντα φωτοβολίδων σπάνιων γαιών ιόντων-neodymium, τα οποία μπορούν να παράγουν λέιζερ ή να ενισχύουν την ενέργεια λέιζερ κάτω από τη διέγερση του "αντλίας της αντλίας" και είναι η "καρδιά" του λέιζερ. Η απόδοση του γυαλιού Neodymium λέιζερ καθορίζει άμεσα την ενέργεια εξόδου της συσκευής λέιζερ. Είναι το μέσο λειτουργίας με λέιζερ με την υψηλότερη ενέργεια εξόδου που είναι γνωστή στην ανθρωπότητα. Στη μεγάλη επιστημονική συσκευή πυρηνικής σύντηξης λέιζερ γνωστή ως "Τεχνητή Μικρή Ήλιο", το γυαλί Neodymium του λέιζερ διαδραμάτισε πάντα αναντικατάστατο ρόλο.
Από την ίδρυση του Ινστιτούτου Οπτικής και της Λεωτικής Ακαδημίας της Κινεζικής Ακαδημίας των Επιστημών της Κινεζικής Ακαδημίας της Κινεζικής Ακαδημίας, μέχρι τα τέλη του 20ου αιώνα, η ομάδα γυαλιού Neodymium που εκπροσωπείται από τους ακαδημαϊκούς Gan Fuxi και Jiang Zhonghong έχει κάνει καινοτομίες από το μηδέν στην έρευνα του Laser Neodymium Glass για περισσότερα από 30 χρόνια. Έχουν αναπτύξει διαδοχικά γυαλί Neodymium Silicate λέιζερ, N21 και N31 φωσφορικό λέιζερ Neodymium και παρείχαν βασικά υλικά εργασίας για τη σειρά συσκευών "Shenguan" της χώρας μου.
Από το 2005, η Hu Lili και η ομάδα της εργάζονται για τις τέσσερις βασικές τεχνολογίες της συνεχούς τήξης, της ανόπτησης ακριβείας, της ανίχνευσης και της ανίχνευσης για σχεδόν δέκα χρόνια με βάση τη βασική έρευνα. Το πιο δύσκολο από αυτά είναι η συνεχής τεχνολογία τήξης του γυαλιού νεοδυμίου μεγάλου μεγέθους. Το 2012, με τις κοινές προσπάθειες όλων, τελικά ξεπέρασαμε τις δυσκολίες στη διαδικασία συνεχούς τήξης, σχεδίασε και καθιέρωσε μια πιλοτική γραμμή παραγωγής για συνεχή τήξη του Laser Neodymium Glass, ολοκλήρωσε την ενσωμάτωση της τεχνολογίας βασικών τεχνολογιών για τη διεργασία και την ακρίβεια της μνησικότητας και της ακρίβειας της μνησικότητας και της ομάδας. Γυαλί Neodymium μεγάλου μεγέθους. Τα σχετικά επιτεύγματα κέρδισαν το "Ειδικό Βραβείο Τεχνολογικής Εφεύρεσης" της Σαγκάης το 2016, το "Εθνικό Βραβείο Τεχνολογικής Εφεύρεσης" το 2017 και το "Εξαιρετικό Βραβείο Επιστημονικής και Τεχνολογικής Επιτυχίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών" το 2022.
"Αντιμετωπίσαμε πολλές προκλήσεις στη διαδικασία της έρευνας, ειδικά καθώς το πείραμα προχώρησε, ένα πρόβλημα μετά το άλλο εκτέθηκε και δεν υπήρχε άλλος τρόπος, θα μπορούσαμε μόνο να καθίσουμε και να ελέγξουμε τη βιβλιογραφία και να ξεκινήσουμε από πολύ βασικές θεωρίες. Ο Hu Lili είπε στους δημοσιογράφους.
Επίλυση των αναγκών της βιομηχανίας
Εκτός από το γυαλί Neodymium με λέιζερ, η Hu Lili έχει επίσης κάνει βασικές ανακαλύψεις σε ίνες χαλαζία πεδίου μεγάλης λειτουργίας που έχει διογκωθεί με ytterbium, ίνες χαλαζία και γυαλί χαλαζία υψηλής ισχύος.
Λαμβάνοντας ένα παράδειγμα λέιζερ υψηλής ισχύος, καθώς τα λέιζερ ινών χρησιμοποιούν οπτικές ίνες ως μέσο λέιζερ, έχουν τα πλεονεκτήματα της ιδανικής ποιότητας δέσμης, της εξαιρετικά υψηλής απόδοσης μετατροπής, της διατήρησης, της υψηλής σταθερότητας και του μικρού μεγέθους. Το εύρος εφαρμογών τους είναι πολύ ευρύ, συμπεριλαμβανομένης της επικοινωνίας με ίνες λέιζερ, της επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων λέιζερ, της βιομηχανικής ναυπηγικής και των χειρουργικών επεμβάσεων. Από τις αρχές του 21ου αιώνα, τα λέιζερ ινών έχουν σταδιακά καταλαμβάνει το ήμισυ της αγοράς λέιζερ, αλλά ορισμένα προϊόντα ινών λέιζερ υψηλής ισχύος είναι δύσκολο να ληφθούν από τη διεθνή αγορά. Από το 2011, η Hu Lili και η ομάδα της επικεντρώθηκαν στα τρία δύσκολα ζητήματα που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα του λέιζερ, τη σταθερότητα της ισχύος και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία των ινών λέιζερ υψηλής ισχύος. Σε 8 χρόνια, πήραν το προβάδισμα στην Κίνα για να ξεπεράσουν την βασική τεχνολογία της μαζικής προετοιμασίας των 10, 000- Watt Ytterbium-doped μεγάλες ίνες πεδίου.
Ως κύριο σώμα της τεχνολογικής καινοτομίας, οι επιχειρήσεις είναι πιο ευαίσθητες στη ζήτηση της αγοράς.
"Το 2018, μια εταιρεία υψηλής τεχνολογίας μας πλησίασε και ρώτησε αν θα μπορούσαμε να τους βοηθήσουμε να φτιάξουν ίνες λέιζερ υψηλής ισχύος επειδή δεν μπορούσαν να αγοράσουν προϊόντα σε διεθνές επίπεδο. Hu Lili είπε.
Η τεχνολογική ανακάλυψη των 10, 000- Watt-Class Ytterbium-Doped Fiber έχει επιτρέψει τα λέιζερ υψηλής ισχύος της χώρας μου να είναι εξοπλισμένα με εγχώριους "πυρήνες", μειώνοντας το κόστος κατασκευής των λέιζερ υψηλής ισχύος. Από το 2019, η ομάδα έχει επιτύχει άμεσες πωλήσεις άνω των 200 εκατομμυρίων γιουάν και έμμεσα οικονομικά οφέλη άνω των 1,8 δισεκατομμυρίων γιουάν. Επιπλέον, έχει επίσης ικανοποιήσει τις επείγουσες ανάγκες των λέιζερ ινών υψηλής ισχύος σε περιβάλλοντα διαστημικού.
Όσο για τη μελλοντική διάταξη της έρευνας, ο Hu Lili, ο οποίος βρίσκεται στη βιομηχανία για 38 χρόνια, έχει επίσης νέες ιδέες.
Κατά τη γνώμη της, με την ανάπτυξη του AI, το ερευνητικό πρότυπο του γυαλιού πρέπει να αλλάξει επειγόντως. "Εισάγουμε την AI στην έρευνα και την ανάπτυξη νέου γυαλιού και κατασκευάζουμε επίσης μια πλατφόρμα έρευνας για τη σχέση-δραστηριότητα-δραστικότητα της δομής που καλύπτουν τον χαρακτηρισμό της απόδοσης της δομής γυαλιού, την προσομοίωση της μοριακής δυναμικής και την υποβοηθούμενη από την ΑΙ μοντελοποίηση". Εισήγαγε ότι ελπίζει να δημιουργήσει μια ειδική πλατφόρμα σχέσεων δομής-δραστικότητας υαλοπίνακας, η οποία ενσωματώνει την προετοιμασία υψηλής απόδοσης, τη διαμόρφωση του AI και την επαλήθευση του διαρθρωτικού χαρακτηρισμού κατά την περίοδο "15ου πενταετούς σχεδίου".
