聚龍一號裝置實(shí)景圖

王勐（右一）和科研人員在檢測設(shè)備

突破

凝智聚力 自主創(chuàng)新

聚龍一號裝置龐大繁雜而又極為精密，各個部分環(huán)環(huán)相扣、絲絲相關(guān)，需攻克的單元技術(shù)難關(guān)高達(dá)數(shù)十項(xiàng)之多，其中有多項(xiàng)技術(shù)是世界級難題。

在幾乎是從零開始的研究過程中，鄧建軍、謝衛(wèi)平等人精心籌劃、積極協(xié)調(diào)技術(shù)攻關(guān)和裝置建設(shè)，并親力親為，堅(jiān)持參加項(xiàng)目組重要的技術(shù)討論并果斷決策；項(xiàng)目組核心攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員豐樹平研究員、王勐研究員、李洪濤研究員、宋盛義研究員、何安副研究員、衛(wèi)兵高級工程師和分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人與成員一起憑借敏銳物理嗅覺在迷霧中探尋規(guī)律，在腦力極度碰撞中迸射出智慧火花，終于鑄就了一個個單元項(xiàng)目的成功。

激光觸發(fā)多級多通道開關(guān)是控制聚龍一號裝置中能量在約億分之一秒內(nèi)釋放的“閘門”，作為核心的可控超高功率活性元件，關(guān)系到裝置的總體運(yùn)行效率和可靠性；同時，開關(guān)還需具有耐壓高（5百萬伏）、導(dǎo)通電流大（近百萬安培）、導(dǎo)通電感電阻小、觸發(fā)延遲和抖動小、可靠性高、使用范圍大等特點(diǎn)。王淦昌院士曾認(rèn)為，應(yīng)用激光開關(guān)實(shí)現(xiàn)多路裝置同步放電是脈沖功率技術(shù)發(fā)展的里程碑之一。在2002年對其進(jìn)行論證的時候，國際上僅美國擁有這一研制技術(shù)，且在不斷地摸索改進(jìn)中。

高峰險(xiǎn)阻，唯勇者至！面對這一難題，在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)下，李洪濤帶領(lǐng)的攻關(guān)小組憑借不屈不撓的精神，在探索中前行。他們在物理機(jī)理研究、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究、系統(tǒng)檢驗(yàn)三個階段，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算，探究著其中極細(xì)微、深入的物理規(guī)律，獲取了大量基礎(chǔ)物理數(shù)據(jù)。

在開關(guān)間隙電壓的勻場設(shè)計(jì)方面，他們開展了大量的文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場考察，汲取他人的研究精華；在綜合考慮裝置特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，獨(dú)創(chuàng)性地提出了鉗位環(huán)技術(shù)，針對這一技術(shù)方案開展了多次計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其有效性。這一方案在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)具有突出的優(yōu)越性。

經(jīng)過不懈努力，李洪濤等人在國內(nèi)首次研制成功觸發(fā)時間誤差小于五億分之一秒的5百萬伏低抖動激光觸發(fā)多級多通道開關(guān)，開關(guān)的擊穿時延分散性與一致性等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。在2006年由流體物理研究所發(fā)起并主辦的首屆亞歐脈沖功率會議上，俄羅斯科學(xué)院院士斯米爾諾夫和美國圣地亞實(shí)驗(yàn)室激光開關(guān)負(fù)責(zé)人對該開關(guān)給予了高度評價(jià)，并主動找到鄧建軍表達(dá)了開展合作研究的愿望。

磁絕緣傳輸線可稱為裝置的“命脈”。沿磁絕緣傳輸線的傳輸方向，電磁場強(qiáng)度及功率密度急劇升高，對其物理參數(shù)設(shè)置、部件材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工制造提出了極高的要求。而像這種參數(shù)等級的磁絕緣技術(shù)在國外應(yīng)用僅十來年的歷史，在國內(nèi)更無先例。因此，磁絕緣傳輸線從設(shè)計(jì)、制造、安裝到測試都面臨巨大的困難和挑戰(zhàn)。

在設(shè)計(jì)過程中，宋盛義攻關(guān)小組結(jié)合裝置磁絕緣傳輸線的具體要求，有針對性地開展物理設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等深入細(xì)致的工作，從公式推導(dǎo)、程序編制、參數(shù)優(yōu)化，到模擬結(jié)果驗(yàn)證，環(huán)環(huán)相扣、步步深入，成功完成磁絕緣傳輸線電路模擬計(jì)算模型的自主研發(fā)，為參數(shù)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

在參考國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時，他們針對裝置磁絕緣傳輸線的多層圓盤錐大型腔體結(jié)構(gòu)，在國際同類裝置中首次采用了大錐角、高阻抗等新的設(shè)計(jì)思路，成功解決了靶區(qū)物理測試?yán)щy的問題。

磁絕緣傳輸線的安裝與測試是技術(shù)含量頗高的大工程，涉及上百個組裝件，材料、形狀、重量及安裝要求千差萬別，單件重量大到噸級、小到公斤級，有的幾米尺寸的大型件組裝配合精度甚至要求達(dá)到0.2毫米，從吊裝設(shè)備到配合工裝均有特殊要求。安裝人員發(fā)揮聰明才智，對吊裝設(shè)計(jì)、裝配流程、配合工藝等每個步驟、每道工序控制十分嚴(yán)格。

精確的物理設(shè)計(jì)、周到的工藝設(shè)計(jì)和完備的預(yù)案，使得磁絕緣傳輸線一次安裝成功，首次通電即獲得了理想的工作狀態(tài)，這對我國的超高功率密度能量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有標(biāo)志性的意義。

聚龍裝置的每一個分系統(tǒng)，都是其發(fā)揮強(qiáng)大作用所必不可少的組成部分。科研人員們歷經(jīng)次次挫折與成功，傾灑無數(shù)心血與汗水，他們的智慧之光在一項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新性成就中閃爍：6項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平；獲得了多項(xiàng)部委級科技進(jìn)步獎，50余篇論文在國內(nèi)外發(fā)表。（姜洋 鄒文康）