“人造太陽”——核聚變能，以其安全、清潔、高效、可持續(xù)等優(yōu)點成為滿足未來國家重大戰(zhàn)略需求和實現(xiàn)雙碳目標的重要技術方案。但要實現(xiàn)這一核聚變，通常要求溫度達到億度量級。
那么問題來了，如何精準測量如此高的溫度？
在第十七屆“振興杯”全國青年職業(yè)技能大賽(職工組)中核杯創(chuàng)新創(chuàng)效競賽全國決賽上，來自中核集團核工業(yè)西南物理研究院的副研究員蔣敏，帶來她和團隊成員的探索成果——新一代“人造太陽”(HL-2M)裝置上全域、多道、精細、準確的溫度分布測量系統(tǒng)——超寬帶自標定電子回旋輻射系統(tǒng)。
【資料圖】
“非接觸式的測量方法通常有激光和微波，微波具有連續(xù)、高時空分辨、抗輻照等優(yōu)點，是未來聚變堆裝置上測量溫度必不可少的工具?！弊鳛橄冗M微波診斷團隊負責人的蔣敏介紹，它的基本原理是通過接收電子回旋運動發(fā)出的微波頻段的輻射信號，從而給出溫度的信息。
但要想驗證這一原理，需要發(fā)展寬頻帶技術才能獲得全空間測量，且需要對系統(tǒng)進行標定才能獲得準確的溫度值。
顯然，這并不是一件容易的事。蔣敏和團隊成員發(fā)明了多路倍頻和多工器陣列技術，解決了超寬帶與低損耗的兼容難題，這就好比實現(xiàn)了“魚”與“熊掌”二者兼得，提高了系統(tǒng)帶寬和通道的拓展能力。
項目研發(fā)過程中，團隊首次采用基于頻偏去相關技術的降噪方法，使電子溫度擾動測量靈敏度達到0.5%，“可從兆瓦量級背景中提取納瓦量級的信號，如同‘炎炎烈日下攝取星光’”。
值得一提的是，團隊還首創(chuàng)了短時間內改變測量位置的方法，實現(xiàn)了電子溫度在線、實時標定。這一在測量的同時可以實現(xiàn)定標的創(chuàng)新，被蔣敏比喻為“一手磨刀一手砍柴”，完全區(qū)別于此前離線測量標定。
一項項技術創(chuàng)新背后，是這支平均年齡30歲團隊的青年科技工作者一遍遍認真嚴謹?shù)摹拜^真”。僅為了找到更好的降噪處理方法，團隊就花了將近一年時間。
“完成一次嘗試大約需要兩到三個月，為了盡可能達到更好的降噪效果，團隊嘗試了三四次，最終成功測量到核聚變反應芯部區(qū)域的微觀溫度升降。”蔣敏表示，通過準備此次大賽，她深刻體悟到團隊精神的重要作用，“團隊成員爭相提出自己的意見，大家一起頭腦風暴”。
項目研發(fā)傾注了團隊成員的心血，也收獲了豐碩成果。讓蔣敏和團隊成員欣慰的是，這一成果已經成功測量到聚變裝置中億度量級的溫度，在聚變前沿物理研究中發(fā)揮了重要作用。以這一項目研發(fā)為基礎，團隊發(fā)表SCI論文6篇，已獲3項發(fā)明和2項實用新型專利授權，實現(xiàn)2項成果轉化，創(chuàng)造近百萬元的經濟效益。
在相關專業(yè)技術鑒定中，這一項目的科技成果鑒定結論為總體性能指標達到國際先進水平，其中一些關鍵技術以及基于本作品獲得的研究成果分別獲得了國防科技進步一等獎、二等獎和集團級科學技術一等獎。
與此同時，關鍵技術應用至國內外5家聚變專業(yè)科研院所和微波企業(yè)，培養(yǎng)了國家級和省部級人才各兩名?！拔覀兊倪@一研發(fā)成果在微波遙感和氣候監(jiān)測等領域也具有廣泛的應用前景?！笔Y敏說。
讓她開心的是，頭一回參加“振興杯”，就獲得了金獎?！昂芎玫卦忈屃撕斯I(yè)的精神——嚴細融入一切，進取成就一切。”為了在答辯的4分鐘內完美呈現(xiàn)團隊的研發(fā)成果，蔣敏光答辯就練習了不下50遍。
