走近王淦昌 | 王淦昌《无尽的追问》第25节：最满意的一项研究
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记得是1992年5月31日，钓鱼台国宾馆举行了“中国当代物理学家联谊会”，李政道教授也前来参加。会上，他问我:“王老师，在您所从事的众多研究工作中，您认为哪一项是您最为满意的?”我告诉他:“我自己对在1964年提出的激光引发氘核出中子的想法比较满意。”因为这在当时是一个全新的概念，而且这种想法还引出了后来成为惯性约束核聚变的重要科研题目。惯性约束核聚变一旦实现，人类将彻底解决能源问题。现在，我们就在做激光惯性约束核聚变方面的研究，下面我来讲讲这项工作的故事。我们知道，获得原子核能有两个办法，就是核裂变和核聚变。根据测定，核聚变产生的能量比核裂变大，而且不会产生核裂变那样强的放射性。更为重要的是，核聚变的主要燃料氘(还记得吧，氘和氚是氢的同位素)，可以从占地球面积四分之三的海水中提取，真可以说是“取之不尽，用之不竭”。而核裂变的主要燃料是铀，它是从铀矿中提炼出来的，地球上铀的蕴藏量有限。而且其他能源，如煤和石油，其蕴藏量也有限，还有太阳能、风能、潮汐能等，要想大规模地利用它们，有很多困难。所以，核聚变能作为一种新的能源，将使人类从根本上摆脱能源缺乏的困境。可控核聚变的研究，是一项造福人类的大事。激光是20世纪60年代出现的重大科技成就之一。1951年，美国物理学家汤斯和苏联物理学家巴索夫、普罗霍洛夫在爱因斯坦的受激辐射理论基础上，分别独立地提出了“微波受激辐射放大”的概念。汤斯和他的学生在1953年12月研制出了微波量子放大器。1958年，汤斯和肖洛以及普罗霍洛夫分别提出了在一定条件下，量子放大器的原理也适用于像可见光这样短波长的电磁波。1960年，美国物理学家梅曼决定实现汤斯的预言，5月，他研制成一个红宝石的圆柱体，该圆柱体发射出一束光，这就是第一个“莱塞”装置，“莱塞”也叫“激光”。汤斯、普罗霍洛夫和巴索夫，由于在激光发现过程中做出的贡献，共同获得1964年诺贝尔物理学奖。那时候，我在杜布纳联合原子核研究所工作，回国又投入到第一颗原子弹的研制中，对激光的出现，没有太注意。有一次在北京开会，复旦大学教授、物理学家谢希德问我激光是怎么回事，我说我不清楚。后来我学习了关于激光的一些知识，知道这种光的强度特别大，有方向性，单色性好，也就是说光束中所有的光都具有相同的波长。该光还具有相干性，就是说这种光传播的时候不会散开，几乎始终保持一窄束光的形态。我设想:可以用激光打击氘冰，看看是不是有中子产生。我把这个设想，写成《利用大能量大功率的光激射器(即激光)产生中子的建议》。可以说，这就是用激光打靶实现惯性约束核聚变最初的设想。我的论文没有在刊物上发表，而是送给了国务院领导。差不多在这同时，苏联物理学家巴索夫也提出了类似的设想，真是不约而同。从理论上讲，用激光打氘冰是可以出中子的，问题是怎样通过实验来证明这是可能的呢?事情也凑巧，1964年12月，我在北京参加第三届全国人民代表大会。其间，遇到中国科学院上海光机所的邓锡铭副研究员，他们正在研制高功率激光器。他听了我的设想，非常高兴，说:“这是实现激光应用的一条重要路子。”他回上海后，我又把我的论文寄给他。年底，邓锡铭把我的设想向当时的中国科学院副院长张劲夫做了汇报。张劲夫很赞成，很支持。于是，上海光机所为激光核聚变研究设立了实验室，组织人员进行实验。邓锡铭他们想了许多办法，以增大激光的能量。1965年10月，他们的激光器输出功率达到109瓦。在实验中，他们第一次观察到从靶面发出的X射线穿过铝箔，使底片感光，这在国际上属于最早的实验成果之一。1965年冬天，邓锡铭他们到北京来向我汇报实验进展情况，我听了很高兴。一个科学设想的实现，一定要有过硬的实验结果来保证。我向他们了解实验的每一个细节，那几天，我天天晚上骑自行车到他们住的友谊宾馆，和他们讨论一些科学问题，还在友谊宾馆开了一个小型的激光聚变座谈会。大家提出许多好的设想，我也正好乘机向他们请教一些属于激光科学范畴的概念。应该说，我国对于激光惯性约束聚变的预研，起步是比较早的，那时候，英国、法国、日本和联邦德国都还没有动手做这个事情呢。可是，由于“文化大革命”，这项研究工作停止了。这一耽误就是七八年，而在这几年中，外国远远地超过了我们。1973年，我终于又收到从上海光机所来的电报，邓锡铭他们测到了中子。我真是高兴极了。但是冷静下来仔细分析他们的测试方案，发现他们实验用的中子探测器是核乳胶片，乳胶片即使在没有激光照射氘冰的情况下也可能有中子痕迹。我怕他们搞错了，大家空欢喜一场，就派九院的中子测试专家王世绩到上海去一趟，重新做实验。王世绩带了两种很可靠的中子探测器，经过仔细测量，证实确实是激光引出的中子，大家的心里踏实了，信心也更足了。通过一段时间的工作，我看到上海光机所从事激光科学研究的同志和第二机械工业部九院从事等离子体物理理论研究和诊断、测试工作的同志，工作都很努力，而且都取得了成绩，心里又高兴，又不大满意。为什么呢?因为激光惯性约束核聚变的研究包括激光器的研制、物理实验、理论模拟、诊断设备研制和靶的制备等多方面的工作。如果这两个单位能够发挥各自的优势，互相紧密合作，形成强有力的科研集体，那么激光惯性约束核聚变的工作会进展得更快，否则，两个单位的工作都不会有大的提高。也就是说，合则成，分则败。你们听说过瞎子背瘸子的故事吗?瞎子看不见路，瘸子走路不方便，他们合作，走路就快了。这个比喻不一定很恰当，我是想借这个故事来说明两个单位合作，将会使激光惯性约束核聚变研究加速发展。我反复对他们说:“搞激光核聚变研究，我们不应当搞杂牌，而应当搞一个牌子，那就是'中国牌’。”中国科学院和第二机械工业部的领导都支持我的想法，张劲夫副院长尽力促进两个单位联合。1977年10月，我以第二机械工业部九院副院长的身份，带领一些搞等离子物理理论和实验的科技人员到上海光机所，和他们商谈合作研究激光惯性约束核聚变的问题。我们在上海光机所待了一个月，大家对如何开展这项工作进行了广泛的讨论，都同意联合起来进行研究。经过讨论，确定以物理工作带动激光器的研制，以钕玻璃激光器的研制为工作突破点。联合实验室建立起来了，我经常提醒他们，建激光装置，就要做物理实验，拿到物理成果才是最重要的。联合实验室的工作安排得很紧，1980年，建成了功率1000亿瓦六路钕玻璃激光装置，以后每年他们都要做几次物理实验，有一批激光等离子体物理实验结果，在国际学术会议或国外重要学术刊物上发表。
在这期间，我请清华大学的老校友、光学专家王大珩也参加到研究激光惯性约束核聚变的行列中来。我们两人紧密合作，共同带着这支核科学和激光方面的科研队伍，推动研究工作向前发展。考虑到激光装置功率的提高对开展激光惯性约束核聚变有重要的意义，1980年，我们提出了联合建造功率为1万亿瓦的激光装置的设想。在进行技术论证和预研阶段，我们坚持从难、从严要求，强调预研工作的好坏，对装置的建设有举足轻重的作用。我们亲自主持物理概念设计方案、技术设计方案等一系列论证会。1万亿瓦的大型激光装置，只用了三年半的时间就基本建成了。经过两年多的运行考核和打靶实验，1987年6月该设备通过了国家级鉴定，被正式命名为“神光”装置。参加鉴定的专家们认为:“神光”装置是我国激光技术发展的重装置的先进水平，并有若干独创性成果，它是我国跟踪世界高技术领域的一个范例。它的建成为进行世界前沿领域的激光物理实验提供了有力的手段，对国防尖端科研和国民经济也有重要意义。中国工程物理研究院的同志，利用“神光”装置，在惯性约束核聚变方面，取得了一批国际一流水平的成果。1987年8月8日，聂荣臻元帅给我和王大珩写了一封信，信中说:“在建军60周年的喜庆日子里，感谢你们又告诉我一个喜讯:激光核聚变实验装置已经建成。这对我国国防和经济建设都有重要意义，很值得祝贺。整个工程体现了自力更生和勤俭节约的原则，更值得赞扬。你们和许多同志多年来为祖国的科技事业的发展，为国防力量的增强，精勤不息，贡献殊多。现在又在高技术领域带头拼搏，喜讯频传，令人高兴。请转达我对同志们的敬意和祝贺!” 同志们听说聂荣臻元帅关心激光核聚变工作，很受鼓舞。他们不满足已经取得的成绩，又对“神光”装置进行升级改造，还准备建设一个新的大型激光装置，为开展惯性约束核聚变研究，提供更好的条件。搞激光核聚变研究，我自己还有“自留地”哩!我的“自留地”就是原子能院17室(原称14室)。前面说过，1978年我调到原子能研究所后，在年底成立了惯性约束核聚变研究组，后来扩建为研究室，以进行电子惯性约束核聚变研究。经过一段时间的工作，电子束打靶的温度约为几个电子伏。我注意到世界上一些大型强流电子束打靶的温度，也没有太大的提高，使人感到前景不很乐观。1983年前后，国际上的同行把原有的电子束加速器改装后，从事轻离子束核聚变和内爆等离子体的研究。我也曾想到开展离子核聚变研究，但争取不到经费。我提出开展强流电子束泵浦氟化氪激光研究。下这样的决心很不容易，那时我已经80岁了，很清楚转变研究方向是要付出代价的。经过周密的思考，我认为用氟化氪激光作为惯性约束核聚变的驱动器，原理上有很大的优越性，相对来说，花费比较少。室里一些同志对粒子束核聚变研究不愿放弃，我很理解，他们花费了心血和劳动，已经取得了一定成绩，再说也没有成果证明粒子束核聚变不行。所以，我不强求所有人都接受我的主张，只希望能有开展氟化氪激光研究的条件。我亲自去图书馆查阅有关氟化氪激光的发展情况等有关的文献资料。我和王乃彦一起，带领3位研究生，又从核工业部三院请来诸旭辉同志，我们就把氟化氪激光核聚变的研究开展起来了。我想，这些研究生年纪轻，接受新事物快，把他们培养出来，一定能够使这项研究工作顺利地进行下去。我每次到原子能研究院去，都请这几位研究生一个一个来汇报工作进展情况，和他们讨论问题，告诉他们应该学习哪些文献。有一次我生病住院，王乃彦带他们到医院来汇报工作，谈了一下午，护士小姐都有意见了，而我很高兴。我对护士说:“这比吃药的好处还大。”这些研究生工作、学习都很努力，业务能力提高很快。通过改造原来研究粒子束核聚变的加速器，并配上氟化氪准分子激光振荡器，1985年初，一台电子束泵浦氟化氪激光器研制成功，激光输出能量达到13焦耳。这个能量在国内是领先的。在这么短的时间内，能够在一个新的领域取得如此的成绩，真使人欢欣鼓舞。紧接着，我们又向百焦耳级氟化氪激光器的目标奋斗。到1990年底，百焦耳级准分子激光器研制成功，准分子激光输出能量达到106焦耳，使我国成为继美国、英国、日本、苏联之后，具有百焦耳级氟化氪激光器的国家。我国的准分子激光器的研究，已经步入了国际先进行列。现在，原子能研究院17室，已经建设成为我国氟化氪准分子激光技术及氟化氪激光惯性约束核聚变研究的一个重要基地。研究准分子激光的同志们，为了得到高功率、高性能的氟化氪激光器，为了实现可控核聚变，在进行着新的探索。我至今仍经常到原子能研究院去，那里也是我的“家”。我到那里查文献、看书，还到研究室去。我已经是90岁的老人了，动手不行，但指点指点，和年轻人讨论一些科学问题，还是可以做到的。我将尽我最大的努力，和同志们一起，为受控核聚变这项造福人类的科学研究继续奋斗。值得高兴的是在国家的“863计划”中，氟化氪准分子激光核聚变的研究，也被列人惯性约束核聚变项目中。我对可控核聚变充满信心。当然，这项工作还需要较长时间的努力和较大的投人，我可能看不到可控核聚变的实现了。但是，我相信现在的青年人一定能够看到，也一定会在这方面做出惊人的成绩。
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