Công nghệ hợp nhất hạt nhân được kiểm soát là một phương pháp năng lượng trong tương lai, được tất cả nhân loại mong đợi, và còn được gọi là nguồn năng lượng cuối cùng của lý tưởng nhân loại. Tuy nhiên, chưa có quốc gia nào đạt được thành công.
Trong quá trình hiện thực hóa phản ứng tổng hợp hạt nhân được điều khiển bằng laser, "trái tim" của thiết bị điều khiển laser công suất cao-thủy tinh Neodymium Laser có kích thước lớn, là một vật liệu cốt lõi không thể thiếu. Công nghệ quan trọng của nó để sản xuất hàng loạt được gọi là công ty đầu tiên trong bảy kỳ quan của Cơ sở đánh lửa quốc gia (NIF) của Hoa Kỳ. Hu Lili, Phó Giám đốc Ủy ban Học thuật của Viện Quang học Thượng Hải và Cơ học tốt của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Nhà nghiên cứu của Bộ phận Vật liệu Chức năng Laser và Quang học tiên tiến, và nhóm nghiên cứu của cô là các nhà nghiên cứu đã vượt qua công nghệ chính để sản xuất khối lượng lớn của Glass Neodody Glass.
Bước vào thế kỷ 21, Hu Lili và nhóm của cô bắt đầu nghiên cứu và phát triển kính laser mới và công nghệ nóng chảy liên tục để sản xuất khối lượng hiệu quả của thủy tinh Neodymium kích thước lớn, giải quyết tất cả các vấn đề kỹ thuật chính cần thiết để sản xuất hàng loạt thủy tinh neodymium kích thước lớn. Viện Quang học và Cơ học tốt Thượng Hải cũng đã trở thành đơn vị đầu tiên trên thế giới nắm vững công nghệ sản xuất toàn bộ quá trình của các thành phần thủy tinh Neodymium.
Mới năm ngoái, cô đã giành được giải thưởng NFMOTT, một giải thưởng nổi tiếng trong lĩnh vực vật liệu vô định hình quốc tế, trở thành người chiến thắng giải thưởng đầu tiên của Trung Quốc kể từ khi thành lập. Năm nay, Hu Lili cũng giành được giải thưởng của Tổng thống Hiệp hội Kính quốc tế.
"Nghiên cứu của chúng tôi cuối cùng sẽ được áp dụng trong thực tế, vì vậy tôi rất vui khi bắt đầu từ nghiên cứu cơ bản trong phòng thí nghiệm và sau đó đưa kết quả nghiên cứu vào ứng dụng." Hu Lili cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Yicai gần đây. Cô cũng tiết lộ rằng nhóm nghiên cứu đang giới thiệu AI vào nghiên cứu và phát triển kính mới để thúc đẩy sự đổi mới mô hình trong nghiên cứu thủy tinh đặc biệt.
Trái tim của Laser Fusion
Khi cạnh tranh an ninh năng lượng toàn cầu tăng cường, bố cục của các quốc gia lớn trên thế giới trong lĩnh vực hợp nhất hạt nhân đã được tăng tốc đáng kể và công nghệ hợp nhất quốc tế đã phát triển nhanh chóng. Vào tháng 12 năm 2022, Hoa Kỳ đã đạt được thành công thặng dư năng lượng lớn hơn trong các phản ứng hợp nhất hạt nhân. Cho đến nay, Hoa Kỳ đã đạt được sáu vụ đánh lửa hợp nhất hạt nhân laser.
Năm 2024, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin và bảy bộ phận khác đã cùng nhau đưa ra "ý kiến thực hiện về việc thúc đẩy sự đổi mới và phát triển của các ngành công nghiệp trong tương lai", chỉ ra rằng cần phải tăng cường nghiên cứu và phát triển các công nghệ cốt lõi quan trọng đối với năng lượng tương lai được thể hiện bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân. Việc thực hiện ứng dụng năng lượng hợp nhất là mục tiêu cuối cùng của chiến lược ba bước của đất nước tôi về "lò phản ứng phản ứng phản ứng nhiệt nhanh" để phát triển năng lượng hạt nhân.
Vào tháng 1 năm nay, thiết bị Tokamak East siêu dẫn hoàn toàn của đất nước tôi, được gọi là "Mặt trời nhân tạo", đã đạt được kết quả chính và đạt được thành công thành công trạng thái ổn định của chế độ liên kết cao trong chế độ ứng dụng của ứng dụng.
Laser Drive là một cách khác để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân. Để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân được điều khiển bằng laser, chúng ta cần thủy tinh Neodymium tự điều khiển bằng laser. Do kích thước lớn và các yêu cầu chỉ số hiệu suất cực kỳ cao, công nghệ nóng chảy liên tục của thủy tinh Neodymium có kích thước lớn thách thức các giới hạn của sản xuất kính quang học và được gọi là đầu tiên trong bảy kỳ quan của cơ sở đánh lửa quốc gia của Hoa Kỳ. Hoa Kỳ đã làm việc với hai công ty thủy tinh quang học hàng đầu ở Đức và Nhật Bản trong sáu năm để đạt được sự tan chảy liên tục của thủy tinh Neodymium Laser có kích thước lớn. Họ tin rằng công nghệ này là vô cùng khó khăn. Sau khi hoàn thành việc cung cấp thủy tinh Neodymium cho hai thiết bị hợp nhất laser chính ở Hoa Kỳ và Pháp, họ đã tháo dỡ đường nóng chảy liên tục của kính neodymium kích thước lớn.
Do đó, việc chinh phục công nghệ chuẩn bị hàng loạt của thủy tinh neodymium kích thước lớn đã trở thành một vấn đề khó khăn mà Hu lili và các nhà nghiên cứu khoa học khác cần phải giải quyết khẩn cấp.
Hu lili giải thích rằng lý do tại sao thủy tinh Neodymium là "trái tim" của phản ứng tổng hợp hạt nhân laser là nó là một thủy tinh đặc biệt có chứa các ion phát quang trái đất hiếm gặp, có thể tạo ra laser hoặc khuếch đại năng lượng laser dưới sự kích thích của "đèn bơm" và là "tim" của laser. Hiệu suất của thủy tinh Neodymium laser trực tiếp xác định năng lượng đầu ra của thiết bị laser. Đó là môi trường làm việc laser với năng lượng đầu ra cao nhất được nhân loại biết đến. Trong thiết bị hợp nhất hạt nhân laser khoa học lớn được gọi là "Mặt trời nhỏ nhân tạo", kính Neodymium laser luôn đóng vai trò không thể thay thế.
Từ việc thành lập Viện Quang học Thượng Hải và Cơ học tốt của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc vào năm 1964 đến cuối thế kỷ 20, nhóm thủy tinh Neodymium Laser được đại diện bởi các học giả Gan Fuxi và Jiang Zhonghong đã thực hiện những đổi mới từ đầu nghiên cứu về thủy tinh. Họ đã phát triển liên tiếp thủy tinh Neodymium silicat, thủy tinh Neodymium của N21 và N31 Phosphate, và cung cấp các vật liệu làm việc cốt lõi cho loạt thiết bị "Shenguan" của đất nước tôi.
Kể từ năm 2005, Hu Lili và nhóm của cô đã làm việc trên bốn công nghệ cốt lõi quan trọng của sự tan chảy liên tục, ủ chính xác, hemming và phát hiện trong gần mười năm dựa trên nghiên cứu cơ bản. Khó nhất trong số này là công nghệ nóng chảy liên tục của kính neodymium kích thước lớn. Năm 2012, với những nỗ lực chung của tất cả mọi người, cuối cùng chúng tôi cũng đã vượt qua những khó khăn trong quá trình nóng chảy liên tục, thiết kế và thiết lập một dây chuyền sản xuất thí điểm để tan chảy liên tục của thủy tinh Neodymium, đã hoàn thành việc tích hợp các công nghệ chính để kết nối các công nghệ tiếp tục của Laser. Thủy tinh Neodymium kích thước lớn. Những thành tựu liên quan đã giành được "Giải thưởng đặc biệt phát minh công nghệ Thượng Hải" năm 2016, "Giải thưởng thứ hai của phát minh công nghệ quốc gia" năm 2017 và "Giải thưởng Thành tựu Khoa học và Công nghệ xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc" vào năm 2022.
"Chúng tôi đã gặp rất nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu, đặc biệt là khi thí nghiệm tiến triển, một vấn đề khác sau khi bị phơi bày, và không có cách nào khác. Chúng tôi chỉ có thể ngồi xuống và kiểm tra tài liệu và bắt đầu từ các lý thuyết rất cơ bản. Hu Lili nói với các phóng viên.
Giải quyết nhu cầu của ngành
Ngoài thủy tinh Neodymium laser, Hu lili cũng đã thực hiện các bước đột phá quan trọng trong sợi thạch anh chế độ lớn chế độ lớn của Ytterbium, sợi thạch anh pha tạp Neodymium công suất cao và thủy tinh thạch anh tinh khiết cao.
Lấy sợi laser công suất cao làm ví dụ, vì laser sợi sử dụng sợi quang làm môi trường laser, chúng có những ưu điểm của chất lượng chùm tia lý tưởng, hiệu quả chuyển đổi cực cao, không cần bảo trì, ổn định cao và kích thước nhỏ. Phạm vi ứng dụng của họ rất rộng, bao gồm giao tiếp sợi laser, giao tiếp đường dài không gian laser, đóng tàu công nghiệp và hoạt động phẫu thuật. Kể từ đầu thế kỷ 21, laser sợi đã dần chiếm một nửa thị trường laser, nhưng một số sản phẩm sợi laser công suất cao rất khó có được từ thị trường quốc tế. Kể từ năm 2011, Hu Lili và nhóm của cô đã tập trung vào ba vấn đề khó khăn ảnh hưởng đến hiệu quả laser, độ ổn định năng lượng và độ tin cậy lâu dài của các sợi laser công suất cao. Trong 8 năm, họ đã dẫn đầu ở Trung Quốc để vượt qua công nghệ chính của việc chuẩn bị khối lượng 10, 000- Watt Ytterbium pha tạp các sợi trường chế độ lớn pha tạp.
Là cơ thể chính của đổi mới công nghệ, các doanh nghiệp nhạy cảm hơn với nhu cầu thị trường.
"Vào năm 2018, một công ty công nghệ cao đã tiếp cận chúng tôi và hỏi liệu chúng tôi có thể giúp họ tạo ra các sợi laser năng lượng cao không vì họ không thể mua sản phẩm quốc tế. Vào thời điểm đó, chúng tôi cũng đang nghiên cứu trong lĩnh vực này, vì vậy nhóm đã giao tiếp chặt chẽ với công ty, liên tục lặp đi lặp lại sản phẩm và giải quyết nhu cầu thực tế của họ." Hu lili nói.
Bước đột phá công nghệ của 10, 000- sợi laser pha tạp ytterbium lớp watt đã cho phép các laser sợi công suất cao của đất nước tôi được trang bị "lõi" trong nước, giảm chi phí sản xuất laser năng lượng cao. Kể từ năm 2019, nhóm đã đạt được doanh số trực tiếp hơn 200 triệu nhân dân tệ và lợi ích kinh tế gián tiếp của hơn 1,8 tỷ nhân dân tệ; Ngoài ra, nó cũng đã đáp ứng các nhu cầu cấp thiết của laser sợi công suất cao trong môi trường không gian.
Đối với bố cục nghiên cứu trong tương lai, Hu Lili, người đã ở trong ngành trong 38 năm, cũng có những ý tưởng mới.
Theo ý kiến của cô, với sự phát triển của AI, mô hình nghiên cứu của kính cần phải được thay đổi khẩn cấp. "Chúng tôi đang giới thiệu AI vào nghiên cứu và phát triển kính mới, và cũng đang xây dựng nền tảng nghiên cứu quan hệ hoạt động cấu trúc thủy tinh bao gồm đặc tính hiệu suất cấu trúc thủy tinh, mô phỏng động lực phân tử và mô hình hỗ trợ AI." Cô giới thiệu rằng cô hy vọng sẽ xây dựng một nền tảng quan hệ hoạt động vật liệu thủy tinh đặc biệt tích hợp chuẩn bị thông lượng cao, mô hình hỗ trợ AI và xác minh đặc tính cấu trúc trong giai đoạn "Kế hoạch năm năm".
