1. 爱迪生的故事
关于爱迪生的故事8篇
上学不到3个月,就被学校永远地开除;10岁就拥有了自己的实验室,开始了发明创造事业;15岁被愤怒的列车长一记耳光打聋了右耳;30岁就已完成四重电报装置研究,发明了留声机……伟大的发明家托马斯阿尔瓦爱迪生的一生不断地给人带来惊喜,早年的艰辛更是让我们看到了一个伟大发明家的执着与坚强。被誉为公众英雄的爱迪生一生中有20xx多项创造发明。仅获得专利权的发明就有1093种。很难想象没有他发明的电灯,我们的生活会是多么黑暗;失去了他发明的电影放映机,我们的生活将失去多少欢乐。
在美国的俄亥俄州的米兰市有一户贫寒的人家,一家人主要靠种田为生。1847年2月11日,一个婴儿的啼哭声打破了这家人平静的生活,爱迪生出生了。他从小就有个“毛病”,什么事都问,什么事都想自己亲自试一下,小脑袋里装满了对这个世界的好奇。有一次,因为他对火的强烈好奇心,他一次次地点火观察“火到底是怎么回事”,结果引燃了邻居的粮仓。这个“毛病”给他带来灾难的同时,也给他打开了一扇扇向未知世界开启的大门。
7岁时,爱迪生上学了。在学校里,爱迪生仍然像在家里那样提出各种稀奇古怪的问题,而这些古怪的问题是老师无法解答的,例如“为什么2加2等于4”等等。学校的老师并不像爱迪生父母一样因为理解他的天性而不去严厉惩罚他,相反,老师认为爱迪生不是低能儿就是捣蛋鬼,所以在爱迪生上学还不到3个月的时候,就被迫永远地离开了学校。
幸运的是爱迪生的母亲南希当过小学教师,她不仅耐心地回答儿子提出的一切问题,而且还会给他讲很多有意思的故事,推荐很多书让他看。她推荐的《自然读本》是爱迪生最喜欢的一本书,因为里面介绍了许多物理和化学实验,而这本书也是当时不到10岁的爱迪生第一次读到的科学书籍。
因为家里的生活日益贫困,11岁的爱迪生就走向社会,开始自谋生路。他先是帮别人卖花,后来又当上了报童。他挣的钱大部分用来补贴家用,只有少部分留下来买书籍和化学药品。
爱迪生卖报的那列火车的终点有个图书馆,爱迪生总是会在火车停留在车站的时候去那里看书。那时候12岁的他就已经读过英网历史学家吉本写的《罗马帝国兴衰史》和休谟写的《英国史》。“书籍是无穷无尽的,而人的生命是有限的。你要选定一个目标,然后围绕这个目标有选择地读书。”图书馆工作人员的这番话让小爱迪生知道了该怎样看书。
爱迪生再欢实验的“毛病”并没有因为走上社会而改变,反而变本加厉了。他央求列车长,允许他在卖完报之后在行李车的一角做实验。列车长答应了。当爱迪生沉浸在可以在空闲时间做实验的幸福中时,不幸的事情发生了。一天,爱迪生装黄播的瓶子因为火车的颠艇倒了,黄破撒了出来并引起了自燃。在爱迪生和列车员的合力下,火被扑灭了。虽然没有酿成火灾,但是列车长的一记耳光把当时15岁的爱迪生打成了右耳终生失聪,爱迪生也结束了他的卖报生涯。
天无绝人之路,后来爱迪生因为救了火车站站长的儿子,而得到了站长的感激。为了报答爱迪生对他儿子的救命之恩,当过电报员的站长教会了爱迪生收发报技术,仅仅用了4个月的时间,爱迪生就可以出色地完成这一工作了。铁路电报员的工作每班12小时,而隔两天就有一个夜班。对实验的热爱,让爱迪生总是不舍得把休班的时间浪费在休息上,因此,上班的时候他就经常打睦睡。当时,铁路局规定,夜班电报员必须每隔一小时向局里发一次信号,这是为了避免值班人员睡觉误事而规定的。爱迪生经过反复试验,最终他把电报机同报时钟连在了一起,这样当报时钟打点时就会带动电报机向局里发信号。但是好景不长,局里发现了爱迪生的这种"偷懒”行为,这个天才的发明让爱迪生失去了这份工作。
失去工作的爱迪生来回穿梭在各个车站之间,因为尽管他的收发报技术无可挑剔,可他还是因为“不务正业"经常受到车站的解雇。因为爱迪生曾经用过的工作台,摆满了他的工作用具。
他总是为了把脑子冒出的灵感火花记录在小本上,而让对方中断发报或者直接把该发的电报抛到了脑后,所以他一次又一次被车站解雇。其中还有一次,他把实验用的硫酸洒在了站长室贵重的地毯上。站长非常恼火,当即解雇了他。
虽然经常被解雇,但是爱迪生总是在琢磨和练习该怎样收发电报,他的技术越来越精、越来越有名了。他经常被派去收发速度更快的新闻电报。他被朋友推荐到波士顿当时有名的西方联合电报公司工作。爱迪生刚一报到就被叫去接收纽约发来的重大新闻电报。他们的目的是为了看一下这个小伙子的技术到底怎么样。爱迪生从容应对,处变不惊地应付发报人的故意刁难——在对方放送电报的过程中,夹杂着一串含混不淸的数字信号。当爱迪生交上电译稿时,同事们吃惊地看到,那串含混不清的数字居然也被清晰准确地译了出来,由此“敏捷而准确的电报员”成为了同行们对这个“不务正业”的人的称呼。
读书和做实验是爱迪生无论如何都丢不了的两大嗜好,即使生活再艰苦,即使是在流浪,即使是向朋友借钱度日,他仍旧坚持做实验。他对读书和做实验之外的事是非常吝啬的,他不舍得把钱花在读书和实验之外的地方,总是把宵下来的钱全部用在买原料和书箱上。爱迪生从不舍得为自己添置衣服,“上帝不允许我花费这么多钱在穿衣上",这是他在硫酸把他身上花30元刚买的衣服烧坏的时候说出的话。对于买衣服爱迪生是非常吝啬的,但是对于花钱去看书和做实验他却又是非常慷慨的。他每天用来睡觉的时间只有4个小时,当他得到了一生中对他帮助最大的书——《法拉第电学研究》时,更是把全部的心思放在了这本书上。几年之后,他的汗水也最终浇开了成功的花朵。
21岁时,爱迪生发明了投票记录机,这是他人生中的第一次发明。虽然为了这项发明,他已负债累累,但是却没有人买这项发明的专利。穷困潦倒的他总是在纽约证券交易所绕着那架报告股票行情的机器转。有一天,这台机器突然出现了故障,正当弄不明白问题所在的管理人员急得直冒汗时,爱迪生出现了。一句“让我来看看”引起了人们对他的注意。不到两个小时的时间,爱迪生让这台机器重新正常工作了,周围的人对他赞叹不已。第二天,经过严格的考核,他当上了拿着较高月薪的交易所机械室主任,没过多久,他的新式“股票报价机”问世了,并且以4万元的价格把这项发明卖给了该交易所。有了这些钱,爱迪生终于可以结束赤贫的生活,也可以更好地投身于发明创造的事业了。
不久,热爱实验的爱迪生辞去了交易所的职务,先开了专门搞发明的小工厂,后来又创办了世界上第一所大型“发明工厂”——工业实验室。工业实验室的创办,可以让很多人共同致力于一项发明,而不同的人又有不同的任务,打破了以往科学家单枪匹马搞科研的局面。这个创举也为以后的科学研究开辟了一条新路。
1873年的夏天,爱迪生结婚了。这一天清晨,他穿戴一新,匆匆地走出了房门,后来又迟疑地返回屋里,在屋里心神不宁地走来走去。当他的朋友登门来催他时,他才想起原来他是要去参加自己的婚礼的。这时候的爱迪生,几乎把所有的时间都用在工作上,每天工作20个小时以上的他,精神非常专注,因此,忘记自己结婚的事,也是情有可原的。
爱迪生在30岁之前就完成了四重电报装置的研究,并且克服重重障碍,终于研制出了髙音响质量的送话器,发明了留声机——这个“会说话的机器"让所有人都觉得耳目一新。
爱迪生一生中有20xx多项创造发明,被称为“世界发明大王”。但是因为爱迪生没有受过正规的学校教育,所以在科学研究的过程中走了不少的弯路。这是非常可惜的一件事。有一位著名物理学家曾说爱迪生的实验方法是“草垛里寻针”。但是爱迪生的发明是大家有目共睹的,而他的发明也极大地改变了人们的生活,给人们带来了光明和欢乐。他是当之无愧的“世界发明大王”。
活动目标:
1、了解爱迪生童年的故事,知道爱迪生是世界上有名的发明家、科学家。
2、有做小小发明家的愿望。
活动重点:了解爱迪生童年的故事
难点:进行小实验操作
活动准备:
1、教学挂图、故事录音《爱迪生的故事》
2、电池、电线板、小电珠等操作材料
活动过程:
1、出示图片,听讲故事
(1)、观察图片
“这是谁?”
“你们知道爱迪生是谁吗?”
“我们来听一个爱迪生小时候的故事。”
(2)、看挂图,教师讲述故事
(3)、讨论交流
“故事中,爱迪生问了妈妈、爸爸哪些问题?”
“爱迪生为什么要去孵鸡蛋呢?”
“你认为爱迪生是一个什么样的孩子?”
2、小实验:让电珠亮起来(带幼儿去科学发现室活动)
(1)、教师交代操作要求
“今天,我们也要来学爱迪生,动脑筋想办法让小电珠亮起来。”
(2)、幼儿小组实验
(3)、分享交流
“你是用什么办法让小电珠亮起来的?”
3、经验交流,再次激发兴趣
“你还知道哪些发明家的故事,和小朋友一起说说吧。”
爱迪生(1847~1931)是美国著名的发明家。一生勤奋好学,善于思考,努力工作,在75岁的时候,还每天准时到实验室签到上班,他在几十年间几乎每天工作十几个小时,晚间在书房读3至5小时书,若用平常人一生的活动时间来计算,他的生命已经成倍的延长了。因此,爱迪生在79岁生日的那天,他骄傲地对人们说,我已经是135岁的人了。他活到84岁,一生中的发明有1100项之多,其中最大贡献是发明留声机和自动电报机,实验并改进了白炽灯和电话。爱迪生20岁出头开始研究电灯,历时10余年,他先后选用了竹棉、石墨、钽……等等上千种不同物质作灯丝材料进行试验,时常通霄达旦,有一次他和助手们竟连续工作5昼夜。1879年爱迪生用碳丝作为白炽灯丝,并点燃40小时。由于碳丝表面多孔,性脆,强度很低。不久被钨丝代替。
1883年爱迪生发现了热电子发射现象,也叫“爱迪生效应”,即金属表面附近的部分电子或离子因高温而使其无规则运动得到足够的动能,克服表面的束缚,逸出金属之外。爱迪生效应对于一切真空管的操作至为重要,作为发射表面的阴极常涂上一层碱土金属氧化物,以利电子发射,并用电流加热以维持高温。
1900年爱迪生发明了铁镍蓄电池,是一种碱性蓄电池,电动势约为1.3~1.4伏,寿命长,但效率不高。爱迪生一生有许多发明,可是当别人问爱迪生成功原因时,他说:有些人以为我有什么天才,这是不正确的,“天才”是百分之一的灵感,百分之九十的努力。
同学们,你们了解爱迪生吗?今天通过学习,我知道了有关爱迪生的许多故事。
爱迪生于1847年2月11日,诞生于美国中西部的的米兰小市镇,1931年10月18日去世。爱迪生一生共有约两千项创造发明,为人类的文明和进步做出了巨大的贡献。据说智商为160。至今为止还没有人能打破他持有1099个发明专利权的记录,人们称他为“发明之王”。
爱迪生一生只上过三个月的小学,他的学问是靠母亲的教导和自修得来的。他的成功,还应该归功于母亲自小对他的谅解与耐心的教导,才使原来被人认为是低能儿的爱迪生,长大后成为举世闻名的“发明大王”。
有人作过统计:爱迪生一生中的发明,在专利局正式登记的有1300种左右。1881年是他发明的最高纪录年。这一年,他申请立案的发明就有141种,平均每三天就有一种新发明。
爱迪生的三大发明:留声机、电灯和电影摄影机,丰富和改善了人类的文明生活。爱迪生的这些成就跟他的一颗好奇心分不开的。
下面我就讲几个爱迪生生活中的趣事给你听听。
故事一:在自家的木棚里开始了他最初的实验
爱迪生从小就喜欢用他那与众不同的大脑袋思考一连串的问题。他看到铁匠将铁在熊熊的烈火中烧红,然后锤打成各式各样的工具时,就晃着大脑袋提出一个又一个问题:火是什么东西?火为什么会燃烧?火为什么这么热?铁在火中被烧之后为什么会发红?铁红了为什么就软了?回到家,小爱迪生在自家的木棚里开始了他最初的实验。他抱来干草,并将其点燃,他想弄明白火究竟是什么。然而,小爱迪生的第一次实验就引来了一场火灾,将家中的木棚烧掉了。
故事二:连睡觉都在吸收书里的营养。
爱迪生为了搞实验,往往连续几天不出实验室,不睡觉。实在累得不行了,就用书当枕头在实验桌上打个盹。有一天,他的朋友开他得玩笑说:“怪不得爱迪生懂得那么多的发明,原来他连睡觉都在吸收书里的营养。”
故事三:为什么母鸡能孵小鸡,我就不能呢?
有一次,到了吃饭的时候,仍不见爱迪生回来,父母亲很焦急,四下寻找,直到傍晚才在场院边的草棚里发现了他。父亲见他一动不动地趴在放了好些鸡蛋的草堆里,就非常奇怪地问:“你这是干什么?”小爱迪生不慌不忙地回答:“我在孵小鸡呀!”原来,他看到母鸡会孵小鸡,觉得很奇怪,总想自己也试一试。当时,父亲又好气又好笑地将他拉起来,告诉他,人是孵不出小鸡来的。在回家的路上,他还迷惑不解地问,“为什么母鸡能孵小鸡,我就不能呢?”
故事四:野蜂窝里有什么奥秘
由于爱迪生对许多事情感兴趣,他经常碰到危险。一次,他到储存麦子的房子里,不小心一头栽到麦囤里,麦子埋住了脑袋,动也不能动了。他差一点死去,幸亏被人及时发现,抓住爱迪生的脚把他拉了出来。还有一次,他掉进水里,结果像落汤鸡一样被人拉了上来。他自己也受惊不小。他4岁那年,想看看篱笆上野蜂窝里有什么奥秘,就用一根树枝去捅,脸被野蜂蜇得红肿,几乎连眼睛都睁不开了。
从这些故事中,我觉得爱迪生是一个善于思考、刻苦钻研、不怕困难、不怕危险、百折不挠的一个科学家。
我特别喜欢爱迪生的两句名言。第一句是:人生太短,要干的事太多,我要争分夺秒。第二句是:失败也是我所需要的,它和成功对我一样有价值。只有在我知道一切做不好的方法以后,我才知道做好一件工作的方法是什么。
大家听我说了那么多,应该对爱迪生有所了解了吧?你是不是和我一样,也对“发明之王”爱迪生充满了敬佩?
爱迪生在一八七七年开始了改革弧光灯的试验,提出了要搞分电流,变弧光灯为白光灯。这项试验要达到满意的程度。必须找到一种能燃烧到白热的物质做灯丝,这种灯丝要经住热度在二千度一千小时以上的燃烧。同时用法要简单,能经受日常使用的击碰,价格要低廉,还要使一个灯的明和灭不影响另外任何一个灯的明和灭,保持每个灯的相对独立性为了选择这种做灯。这在当时是极大胆的设想,需要下极大的功夫去探索,去试验。 丝用的物质,爱迪生先是用炭化物质做试验,失败后又以金属铂与铱高熔点合金做灯丝试验,还做过上质矿石和矿苗共一千六百种不同的试验,结果都失败了。但这时他和他的助手们已取得了很大进展,已知道白热灯丝必须密封在一个高度真空玻璃球内,而不易溶掉的道理。这样,他的试验又回到炭质灯丝上来了。他昼夜不息地用到了一八八0年的上半年,爱迪生的白热灯试验仍无结果。有一天,他把试验室里的一把芭蕉扇边上缚着一条竹丝撕成细丝,全副精力在炭化上下功夫,仅植物类的炭化试验就达六千多种。他的试验笔记簿多达二百多本,共计四万余页,先后经过三年的时间。他每天工作十八、九个小时。每天清早三、四点的时候,他才头枕两、三本书,躺在实验用的桌子下面睡觉。有时他一天在凳子上睡三、四次,每次只半小时。
到了一八八0年的上半年,爱迪生的白热灯试验仍无结果,就连他的助手也灰心了。有一天,他把试验室里的一把芭蕉扇边上缚着一条竹丝撕成细丝,经炭化后做成一根灯丝,结果这一次比以前做的种种试验都优异,这便是爱迪生最早发明的白热电灯--竹丝电灯。这种竹丝电灯继续了好多年。直到一九0八年发明用钨做灯丝后才代替它。爱迪生在这以后开始研制的碱性蓄电池,困难很大,他的钻研精神,更是十分惊人。这种蓄电池是用来供给原动力的。他和一个精选的助手苦心孤诣地研究了近十年的时间,经历了许许多多的艰辛与失败,一会儿他以为走到目的地了,但一会儿又知道错了。但爱迪生从来没有动摇过,而再重新开始。大约经过五万次的试验,写成试验笔记一百五十多本,方才达到目的。
众所周知,托马斯·爱迪生是一.位伟大的发明家,他一生总共获得1093项发明专利,是实行专利制度以来获得个人专利最多的人。他的名言“天才是百分之九十九的勤奋加百分之一的灵感”成为激励人们勤奋努力的座右铭。可以说,爱迪生的贡献极大地改变了人类生活。在他众多的发明中,爱迪生认为电灯最重要,但他最钟爱的'是留声机。下面是电灯发明的过程:灯是人类征服黑夜的一大发明。19世纪以前,人们一般用油灯、蜡烛等来照明。在电灯问世以前,人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这虽已冲破黑夜,但仍未能把人类从黑夜的限制中彻底解放出来。只有发电机的诞生,才使人类能用各色各样的电灯使世界大放光明,把黑夜变为白昼,扩大了人类活动的范围,赢得更多时间为社会创造财富。
19世纪初,英国一位化学家制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁,想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯的这一天终于来到了。1879年10月21日,一位美国发明家通过长期的反复试验,终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此,这位发明家的名字,就象他发明的电灯一样,走入了千家万户。他,就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
爱迪生是一个异常勤奋的人,喜欢做各种实验,制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣,自从法拉第发明电机后,爱迪生就决心制造电灯,为人类带来光明。
爱迪生在发明电灯的过程中,认真总结了前人制造电灯的失败经验后。前后经历了无数次的失败,但是他毫不气馁,终于用棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里,一试验,效果果然很好。灯炮的寿命一下子延长13个小时,后来又达到45小时。就这样,世界上第一批炭丝的白炽灯问世了。1879年除夕,爱迪生电灯公司所在地洛帕克街灯火通明。最后,爱迪生把炭化后的竹丝装进玻璃泡,通上电后,这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时!
爱迪生发明的这种炭丝电灯与以往的电弧灯相比,无疑显得实用多了。它的出现,标志着人类使用电灯的历史正式开始。然而,这种炭丝电灯亮度不理想,灯丝的制作方法比较复杂,使用的寿命也不是很长。因此,世界各国的科学家都在致力于白炽灯的改进。
在炭丝电灯诞生30年后的1909年,美国通用电器公司的库里基发明了以钨丝做灯丝的电灯泡。这种电灯与炭丝电灯相比,又前进了一步,但由于通电电后钨丝极易变脆,因此它的使用寿命也受到影响。
这几天我在家看了《最伟大的发明家——爱迪生的故事》一书,令我感受非常深。
爱迪生是科学界的传奇人物——虽未受过良好的学校教育,但凭个人奋斗和非凡的才智获得了巨大的成功。他自学成才,以坚忍不拔的毅力,罕有的热情和精力从千万次的失败中站了起来,完成了1100多项发明,我们今天的电灯、电话、电影等等,他给世界带了光明,给我们后人带来了幸福生活。
想想我们现在的小孩,大多数娇生惯养,遇到一点困难和挫折就放弃了,而爱迪生在千万次的失败中都站了起来,完成那么多的发明。如今我们生活在如此幸福的时代,更应该奋发图强,不怕困难,坚持,坚持,再坚持,迎着像爱迪生一样伟大先人的步伐不断前进!
最令我难过与感动的是有一次,火车发动了,爱迪生还没上车,到最后一节列车的门前,他纵身往上一跳,想跳到踏板上,一个列车员为了帮他一把,双手正好抓住了他的耳朵,由于用力过猛,爱迪生的耳朵再也听不到任何声音了,这种生理缺陷伴随了他的一生。
爱迪生为了实现理想贡献出了自己的一切,这种忘我的奉献精神需要多大的勇气啊。而我们在家里连自己的衣服还不会洗,功课和作业还要在老师、家长的不断监督下才能完成。我们不缺吃,不缺穿,在社会物质丰富的环境中,我们更应该激励自己好好学习,从小就要学会不虚度光阴。从我做起,从现在做起,做一个对社会对人类有价值的人。
爱迪生将是我永远的学习榜样!
有一次,他看到母鸡在孵蛋,就好奇地问妈妈:“母鸡为什么卧在蛋上不动呢?是不是生病了?”妈妈告诉他,这是在孵小鸡,过一些日子,蛋壳里就会钻出鸡宝宝来。”
听了妈妈的话,爱迪生感到新奇极了,他想,母鸡卧在鸡蛋上就能孵出小鸡来,鸡蛋是怎样变成小鸡的呢?人卧在上边行不行?他决定试一试。爱迪生从家里拿来几个鸡蛋,在邻居家找了个僻静的地方,他先搭好一个窝,在下边铺上柔软的茅草,再把鸡蛋摆好,然后就蹲坐在上边,他要亲眼看一看鸡蛋是怎样孵成小鸡的。天快黑下来了,还不见爱迪生回家,家里的人都非常着急,于是到处去找他。找来找去,才在邻居的后院找到了爱迪生。只见他坐在一个草窝上一动也不动,身上、头上沾有不少草叶。家里人见了,又生气又好笑,问他: “你在这儿干什么呢?” “我在这儿孵蛋啊!小鸡快要孵出来了。” “孵什么蛋,快点出来!”爸爸大声喝道。 “母鸡能孵蛋,我要看看怎样孵出小鸡来。” “不行,不行!快回家!”爸爸又喝斥道。
妈妈却没有责怪和取笑他,因为她知道这孩子的性格,微笑着说:“人的体温没有鸡的体温高,你这样孵是孵不出来的。”爱迪生虽然没有孵出鸡来,但是通过这次孵蛋活动增长了知识。
关于爱迪生退学的原因,大家都知道是因为爱迪生问“教师,为什么一加一是二?”教师说“爱迪生,你拿一支铅笔再加一只铅笔,不就变成两支铅笔了吗?” “可是教师,拿两只杯子里的水放到另一只杯子里,水就集中在一个杯子里了呀,一加一怎么会是二呢?”教师不知如何回答了。“教师,两块泥巴粘在一起就是一块,为什么一加一是二,也许一加一是一。”这时教师发火了:“真烦!你自己去想去吧。”于是教师又继续上课。爱迪生又举手了,“什么事,爱迪生?”教师强压住火气问。“教师,为什么会起风?”“教师,鸡蛋为什么会孵出小鸡?”教师说:“那是因为母鸡给鸡蛋加温了。”“教师,为什么给鸡蛋加温就能孵出小鸡?”爱迪生又问了许多为什么,什么“鱼为什么不会被淹死?”“天空为什么是蓝色的”。
等等的为什么让教师终于忍无可忍,将他狠狠地骂了他一顿:“真烦,混蛋,老老实实学你的算数!你是傻瓜吗?像你这样读书也是白读。爱迪生哭这回家了。妈妈听了儿子的诉说,拉着爱迪生的手到学校找到教师,质问了教师:你是不是说我儿子是傻瓜笨蛋,读书也是白读?教师无言以对。 “我明白了,儿子有我自己来教育,不用麻烦教师了,再见。”拉着儿子的手回家了,南希一边走一边想“恩格尔教师强迫孩子把教科书的完整地默记下来,儿子觉的反感,两人才陷入僵局的。我不强制他,我要和他一起享受思考的快乐。默记教科书的内容,见鬼去吧!默记教科书长大一点用都没有,活的教材不是遍地都是吗?”南希暗暗发誓:“要给儿子尝试绝不输给其他孩子的教育”。从此开始了对爱迪生的家庭教育。
2. 选择实验室仪器的要注意什么怎么样选这实验室仪器
1 分析需求。想想自己实验室需要哪些功能的仪器,对仪器的精度、稳定性、质量的要求有多高。
2 选择品牌。选择合适的仪器品牌。是选择进口的还是国产的,高端的还是终端的。
3 选择渠道。仪器渠道千差万别,选择一个好的仪器供应商非常重要。不论是产品质量、价格和售后服务都是需要考虑的维度。
3. 中国的:''人造太阳''
晨报记者:作为世界第一台全超导的“人造太阳”,它的建成对人类的未来意味着什么?
万元熙:它将为人类未来建造工业应用的聚变电站搭起一座桥梁。目前,在托卡马克装置上进行聚变反应已经获得不小的成功,但要实现稳态、长时间地运行还有很长的路要走,我们就是想通过全超导技术来解开这个“死结”,让它运行的时间更长,从实验逐步走向应用。
一旦聚变电站成功运行,带给世界的变化将是革命性的。各国之间再也不用为中东的石油而发生战争。没了石油、煤矿开采带来的污染,二氧化碳的温室效应、南极冰面的萎缩、海岸线的增高等等一系列现在人类头疼的问题都会消失。它将给人类带来无限清洁的能源,就像太阳给我们的一样。
晨报记者:目前世界通行的“人造太阳”能工作多长时间?我们这台中国“人造太阳”又能突破到怎么样的高度?
万元熙:世界目前的平均水平只有300多秒,如果正常运行,我们的“人造太阳”可以达到上千秒,随着技术的成熟,未来可能达到一个星期,甚至一个月。到那时,将是非常了不起的。
晨报记者:目前,困扰“人造太阳”从实验走向现实应用的难题有哪些?
万元熙:除了刚才所说的稳态运行问题外,材料也是一大难题,现在没有哪种材料能保证在上亿度环境下不会被损坏,这个问题还得靠科学家经过无数次的实验研制出合适的材料。
晨报记者:说到这套设备我们悉顷还是不得不提到安全问题,因为采用裂变反应技术的核电站泄漏令人们不安,你们如何保证“人造太阳”装置不会产生辐射和巨大的爆炸?
万元熙:这是所有人关心的问题,不过,大家可以放心。“人造太阳”完全不同于裂变核电站,它采用的原料是氢和它的同位素氘,这种原料本身就没有辐射性,虽然聚变过程中等离子体碰撞产生中子是一种辐射,但它是短暂的,一旦放电结束就不会再产生中子了,放电过程中产生的中子也是可防护睁肢陆的,通常都不能穿过我们1.5米厚的墙。
而爆炸的可能性根本不存在。虽然等离子体经过聚变能达到上亿度,但都被磁场紧紧约束住,不会膨胀。即使设备出现了问题,等离子体也会在瞬间消失,不会发生爆炸。
晨报记者:人们都很关心“人造太阳”何时可以运用到日常生活中?
万元熙:我们的装置建成后虽然可以大大地推进研究进展,但距离实际的工业应用还有很长的路要走,乐观估计也要30到50年。由中国、美国、欧盟、日本、俄罗斯、韩国参加的国际热核反应堆合作计划(ITER)是一个更先进的装置,它需要10年才能建成;材料的发明、制造需要10年;建立示范堆,检验它在实际应用中的效率问题等等,这又要10年。此外,还取决于各国政府在能源问题上的认识和态度,如果都非常支持,时间就短些,否则会更长。
距离当年氢弹爆炸50多年了,尽管世界上许多国家建起了核电站,人类仍然没有看到一座核聚变发电站的出现。核聚变电站的诱人前景依然是人们心中一个割舍不去的梦。50年来,全世界都在为建立一个能够控制核聚变的装置而努力。在30多个国家建造的大大小小上百个实验装置上,每一次放电时间的延长人们都为之兴奋;每一次温度的提高人们都为之欢呼。因为这看似小小的进步意味着我们离聚变能的应用更近了一步。前不久,中科院等离子物理所建成的全超导的托克马克试验装置调试成功,掀起了全世界对未来“人造太阳”的极大关注。
中国“人造太阳”引发世界冲击波
“人造太阳”调试成功饥厅听到这样的消息人们难免心生疑问:太阳可以人造吗?在大多数人眼中,“人造太阳”是人类复制的一个新太阳。“人造太阳”真能挂在天上吗?它究竟是个什么样子?中国刚刚调试成功的“人造太阳”实验装置又是什么呢?这个答案只有亲自造太阳的人知道。
据国家“九五”重大科学工程EAST建设项目总负责人万元熙教授介绍,引起人们猜测的“人造太阳”,就是中科院等离子物理研究所经过8年艰苦奋斗建造成的全超导的托克马克试验装置。“未来的‘人造太阳’基本上是这样,可能会更大些”。
“简单地理解,之所以被称作‘人造太阳’,是因为这个装置产生能量的原理和太阳产生能量的原理一样。”万元熙解释,太阳能够发出强光,辐射到宇宙空间中去,巨大的能量来自于核聚变反应。
氢弹是瞬间的,而“人造太阳”则能持续不断地产生巨大能量。我们把这种研究称为受控热核聚变反应。这种反应在两条途径中正在迅速发展。一条途径就是造出各式各样的磁容器来,其中一类磁容器叫做托克马克。经过全世界60年的努力,这类托克马克聚变装置已取得巨大成功。在这种装置上已经可以把氘的聚变燃料加热到4亿-5亿度的高温区,在这样的温度下发生大量的聚变反应。
据悉,世界上最大的托克马克装置欧洲联合环的聚变功率输出达16兆-17兆瓦,但仍只能短暂地运行。也就是说,这个磁笼只能存在几秒、十几秒钟,从加热到实现聚变反应只有几秒钟的时间。现在,科学家们正在力求实现让托克马克装置连续不断地反应。
“一方面我们获得了巨大进展,另一方面,能否走向稳态运行是未来的聚变反应堆所需要的。”万元熙表示。“我们建造的这个全超导的托克马克试验装置最大的特点就是,把托克马克已经取得的进展过渡到稳态运行状态,为未来实现真正的‘人造太阳’做出重要贡献。”
据悉,今年七八月,全部装置装好仅仅是物理实验的开始。这个物理实验已经引起全世界同行的很大关注和极高的兴趣,因为这是到目前为止第一个全超导的、可以稳态运行的托克马克装置。
万元熙还解释说,目前全世界所有的聚变装置还不能被称之为“人造太阳”。从所有装置上得到的各种研究结果都是为未来建造真实的受控热核聚变反应堆、聚变能电站做出重要的贡献,奠定工程和物理基础。没有这些工程和物理基础,未来建造真实的聚变反应电站是不可想象的。完美能源不是梦根据1998年世界能源组织公布的数据,地球上所蕴藏的铀矿作为燃料只能用60年左右。不仅如此,使用铀矿的过程中还会产生一些高放射性废物,这些废物的寿命非常长,几千年、几万年仍然有放射性,对人类的环境造成另外一种污染。相比之下,聚变能源的燃料则来自于海水,1升海水中所含氢的同位素氘如果全部提取出来,放到未来的人造太阳中发生聚变反应,放出来的能量等同于燃烧300公升的汽油的能量。
可以想象,到那时人类需要的一次性的能源将是无穷尽的,不会为可持续发展而操心,不会为能源的短缺发生政治、军事等冲突,最重要的是不会因为使用化石燃料及其他燃料污染环境。
早在氢弹爆炸成功时,前苏联和美国就以绝密的形式进行受控热核聚变能的研究。由于原子弹爆炸后,十几年的时间就研制出裂变电站,人们可以利用原子弹的裂变能量;氢弹爆炸后,我们即将获得巨大的、无限的清洁能源。这些国家便认为,能够成功爆炸氢弹,也可以用5年、10年或者15年的时间造出一个聚变能电站。专家表示:“我们对此非常乐观。”
受控热核聚变的条件是必须加热燃料到亿万度的高温,把燃料约束到一个局部的小空间中。什么物质的器皿能够盛装上亿度的高温燃料?这成为当前最主要的难题。耐火砖、不锈钢都不可行,必须采用特殊方式来约束聚变燃料。
如果没有物质的器皿盛装上亿度高温的等离子体聚变燃料,可否用磁场构造一个磁的容器来盛装?这就产生了托克马克这类磁约束聚变装置。使用这个装置,其外面大量的大线圈和磁体会产生一个环形的磁容器,在这个磁容器里面约束、加热聚变的燃料,让它发生聚变反应。
过去的60年,近100个大大小小的托克马克一点点地贡献了不同特点的技术,才使得我们敢于去建造越来越大的托克马克聚变装置。背景链接托克马克
如何克服巨大的静电斥力将原子核聚到一起,还要将它们的密度维持在一定水平以防不安全的能量爆发(如氢弹就是不可控的核聚变)?前苏联科学家在20世纪50年代初率先提出磁约束的概念,并在1954年建成了第一个磁约束装置—形如中空面包圈的环形容器“托克马克(Tokamak)”,又称环流器。一般情况下,在超过10万摄氏度的磁场中,原子中的电子就脱离了原子核的束缚,形成等离子体。带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动,所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中,也叫磁笼。人造太阳
亿万年来,地球上的万物靠着太阳源源不断的能量维持自身的发展。在太阳的中心,温度高达1500万摄氏度,气压达到3000多亿个大气压。在这样的高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并放出大量能量。几十亿年来,太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置,无休止地向外辐射着能量。
核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量,产生聚变的主要燃料之一是氢的同位素氘。氘广泛分布在水中,每升水约含30毫克氘,通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油的热能。采集氘并使之与相关物质聚变产生能量,就是“人造太阳”的原理。
根据科学家的分析,如果我们未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站,每年只需从海水中提取304公斤的氘就可产生1000兆瓦的电量。照此计算,地球上仅在海水中就含有45万亿吨氘,足够人类使用上百亿年,比太阳的寿命还要长。
1952年,当第一颗氢弹爆炸之后,人类制造核聚变反应成为现实,但那只是不可控制的瞬间爆炸。从那个时候开始,科学家们一直在寻找途径,把氢弹爆炸在某个试验装置上加以控制,然后源源不断地取出它的核聚变能。50多年过去了,这个梦想一直没能实现。
美国、前苏联等国在20世纪80年代中期发起了耗资100亿欧元的国际热核实验反应堆�ITER 计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,中国于2003年加入该计划。中科院等离子物理研究所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位。
1994年底,中科院等离子物理研究所建成中国第一台超导托卡马克装置HT-7,使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有同类实验装置的国家。在此基础上,专家着手研制中国“九五”重大科学工程之一—EAST。从2003年开始,EAST开始进入总装。据介绍,该工程立项时国家投资1.65亿元人民币。推进国际合作实现人类梦想据悉,由于商业利益巨大,以及对人类可持续发展的重要性,一直以来所有关于“人造太阳”的试验一直处在绝密状态。但是,事实上,当从事这些绝密研究数十年后,所有国家都发现想要实现目标太困难了。因此发展到现在,受控热核聚变的研究在全世界成为最广泛的国际合作研究项目,已经不再保密。
据悉,我国科学家在20世纪50年代中期就开始了可控核聚变的研究。1984年,中国核工业总公司西南物理研究院曾建成中国最大的研究核聚变的托克马克装置。2006年3月,中科院等离子物理研究所建造的“人造太阳”实验装置调试成功,意味着能够稳态运行的实验装置已经具备实验能力。
中科院等离子物理研究所所长李建刚说:“我们这一代科学家已经做了50年还没有建成‘人造太阳’。并不是说我们太笨,因为这件事情太难了,难到靠任何一个国家的财力、物力和科学技术都不可能达到。我最大的愿望就是希望有生之年能够看到一个灯泡是用聚变能点亮的。但是客观地讲,这种愿望可能实现不了,因为太难了。”
虽然中科院研制的“人造太阳”实验装置还没有进行真正的核聚变实验,但是他们的调试成功已经得到了国际聚变界的关注和称赞。在国家“九五”重大科学工程EAST建设项目总负责人万元熙教授看来,和30年前刚刚开始这项研究相比,国际聚变界态度的转变让人颇有感触。
万元熙谈道:“过去我们与其他国家讨论国际交流合作的时候,某些国家的官员总说‘我们跟你没合作,没有什么可获得的’。现在,世界上许多著名的研究所都主动、积极地要求与中科院等离子物理研究所、中国磁约束聚变界进行广泛合作。10多年来,随着我国国力的强盛和改革开放的深入,一批有才干的、本土的聚变人才已经迅速成长起来,这对中国未来聚变研究是至关重要的。中国的聚变研究不是一代人能够实现的,‘人造太阳’的梦不是一代人能够完成的,这个梦要几代人连续不断的努力才能够实现。”
万元熙回忆:“我们宣传受控热核聚变的时候,许多领导会紧接着问‘我们什么时候能拿到聚变能?我们什么时候能够发电?’我告诉他们,可能还要30-50年时间。‘哦,看来是太长了。’我要说的是,与人类历史发展的长河相比,30年、50年算什么!50年的时间中国发生了翻天覆地的变化,如果再来30-50年,我们能够一劳永逸地解决人类可持续发展最重要的清洁能源,无限的清洁能源,30-50年不成问题。”
据了解,研究建设“人造太阳”是一项极其耗费人力、物力、财力、时间的事业。比如,在托克马克已经取得巨大成功的基础上,国际聚变界曾在1984年联合进行下一个试验聚变堆的设计和研究。当时有几个不同的版本。第一个版本是用100亿欧元把这个试验反应堆建造起来,国际聚变界、各国政府都觉得花钱太多;之后改成第二个版本,用50亿欧元建造,现在已经得到各个国家政府的批准,中国也决定加入进来。50亿欧元也仅仅能够建造一个试验反应堆,而这个试验反应堆将会产生500兆-700兆瓦的聚变功力。
万元熙介绍,中科院2月份进行试验调试的时候,大概每天的电费就达5万元左右,还不包括其他易损件的补充、更替和人力等。这样一个装置如果正常运行起来,每天运行和试验的费用应当在10万元左右。“幸运的是我们的工程调试非常成功,对于装置的运行我们有95%的成功把握。听到我们工程调试成功的消息后,世界上主要研究所著名科学家纷纷来电祝贺,并将于今年10月来参加我们的第二次国际顾问委员会。这就是说,我们的投入得到了非常好的回报”。
4. 无人机专业就业前景怎么样
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5. 人类历史上规模最庞大,花钱最多的实验装置是哪个
世界最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机
建造经费最初是内1995年通过的一笔26亿瑞朗,另有容一笔两亿一千万元瑞朗的经费作为实验之用.然而,经费超支.在2001年的一次主要审核预期,将需增加四亿八千万元瑞朗在加速器的建造,与五千万元瑞朗的支出在实验运作上.同时,由于CERN年度预算的缩减,LHC的完工日期由2005年延后到2007年四月,以使用更多年度预算来支付.其中增加的一亿八千万元瑞朗,在于超导磁铁的制造上.另外,尚有在兴建放置CMS的地下洞穴时,遭遇到工程技术上的困难.预期的建造总额约为八十亿元美金.
6. EAST的EAST科研团队
[科学时报 郑千里 报道]继2006年9月首次成功放电后,我国“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置(EAST)1月14日23时01分至15日1时连续放电4次,单次时间长约50毫秒,从而标志着第二轮物理实验的开始。 本报记者 保婷婷/摄
聚变曙光耀东方
一位长者,清癯,精瘦。然而,他的言辞却让人感受到其中的睿智与分量。2007年3月1日,为超导托卡马克核聚变实验装置EAST在合肥进行国家工程竣工验收的就是这位长者万元熙。他代表EAST工程指挥部作了报告:与国外同类装置相比,我们已建成的装置使用资金最少、建设速度最快、自主创新最多。完全可以乐观地预见,EAST的成功建造和运行,将为中国磁约束核聚变研究的下一步计划奠定物理、工程技术和人才队伍的坚实基础!
“未来高效聚变堆必须稳态运行,因此实现托卡马克稳态运行的工程和物理问题成为托卡马克的前沿研究领域;全超导托卡马克是实现稳态运行最必要的工程技术基础之一;世界上还没有全超导托卡马克;我们及时向国家提出了建造先进全超导托卡马克计划。” 万元熙追溯。
他的报告获得热烈的掌声。莅临的国家发改委副主任张晓强称EAST的建设成功,“是向和平利用聚变能迈出的重要一步,也是中国科技工作者对世界科技发展作出的重要贡献!”
“十年磨剑终成器,聚变曙光耀东方”,中国科学院常务副院长白春礼在致词里,更是言简意赅地作了点题。
太阳发出的能量来自氢原子核。氢原子核相互作用,发生核聚变,释放出光和热。如果发明一种装置,它不仅能承受上亿摄氏度的高温,还能控制氘和氚聚变稳定持续输出能量,无异于发明“人造太阳”,为人类提供无限清洁的能源。受控热核聚变反应的途径之一,就是制造托卡马克磁容器。科学家在该装置上研究发现,可以把氘氚的聚变燃料加热到几亿摄氏度的高温区,然后发生大量聚变反应。
“称我们的EAST是人造太阳,可能会造成公众的曲解。EAST进行的与未来聚变堆相关的工程和物理问题的探索性实验研究,是要为未来稳态、安全、高效先进聚变堆的物理和工程技术基础作贡献,但要建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站,能像太阳一样通过核聚变反应放出能量,进而实现商业化发电,那大约是50年后的事。”万元熙实事求是地解释。
EAST是英文Experimental Advanced Superconcting Tokamak(实验的、先进的超导托卡马克)的缩写,原意“东方”。它从1998年国家批准立项到今天通过验收,如吸收天地山川之精华,今天才喷薄于东方的地平线。中科院等离子体物理研究所的团队通过10年顽强拼搏,正在托起和明天一样辉煌的太阳。
万元熙:老骥引领“新潮流”
虽然年龄68,万元熙心态依然年轻,“我提出很多大胆的改革思路,年轻人说我不像是位老同志。我引领‘新潮流’,是所里第一个贷款买车的。”
天柱山,“自己开车想上哪就上哪,多自由、多潇洒呀!”
早年所里分房,万元熙废除了领导加分的老规定,根据所里未来的发展需求,把全所人员分成不同的群组,按其对所里的贡献打分,谁分数高谁就优先挑选房子,“群众有自己辨别是非的能力,比如李建刚所长当时还只是个小年轻,打分下来他排队很靠前,自然就分到了房子,现在也确实证明了他是研究所的中坚力量”。
万元熙认为骨干队伍的稳定和凝聚牵一发而动全身,要靠感情动人、待遇留人、事业凝人。“1995年,所里遴选出15位大家公认的学科和技术带头人,给他们每人发一张银行卡,每个月打进1000元钱。当时研究所经济拮据,造成一些人才因囊中羞涩而流失,我们采取这一措施是痛下决心。一些骨干拿到这1000元钱,说这样要‘玩命’时在老婆孩子面前也硬气了。”
和谐社会,应该人尽其才,才得其酬。“既然我是所长,就得对决策承担责任。关键岗位上的熟练技工收入能否比研究员还高?关键要看他对研究所发展的贡献。谁要吊儿郎当我也会拍桌子,当然事后我也会道歉。‘上山下乡’那年月我啥苦头没吃过?我与任何人都可以很好地沟通。”
“理论物理讲究做事出发点不能错,工程要为物理研究服务,不要本末倒置,因强调工程的难度而影响实验。所有工作都要落到实处,二级项、三级项,谈得再漂亮也不行,先跟我谈零级项。一定要先判断出最清晰的需求。”听万元熙这么“强硬”的口气,谁能相信他是胃切除4/5,至今还留有心肌梗塞病灶的人?
“很多决策包含着风险,如果硬要给我上纲上线,可能我就犯错误了,若不给我上纲上线,人家就说我英明决策。” 万元熙笑曰。
早在20多年前,万元熙就参加过托卡马克的国际会议,“以前我们与发达国家有很大差距,出国口袋里没有一点钱,根本谈不上社交”。
2006年10月在成都举行的国际聚变能会议,万元熙作了开幕式上的第一个报告,题为Overview of Progress of EAST Project and Future Plan。按过去的惯例,这一般都是由世界上最先进的聚变研究所作报告。报告结束后大家热烈提问,第二个提问的是美国教授Goldstone,他过去参加国际大会都会坐在第一排,都会提出非常尖锐的问题,但他这次却站了起来说:“我建议我们全体起立,为中国的EAST热烈鼓掌祝贺!”
在国际聚变能的类似大会上,以前还没有发生过700多位与会代表一起,为某项科研成就的取得热烈鼓掌,这次大家却为EAST的成就共同鼓掌充分说明,我国科学家已成为该研究领域的VIP。
过去托卡马克装置多半是圆截面,但后来理论证明非圆截面的效果更好。万元熙生平作的“最冒险”决定,就是要做全超导、非圆截面托卡马克。“我的冒险有理论根据。一是世界上已经有模型线圈作了相关实验,证明托卡马克可以承受一定量的快速磁通变化;二是物理上也有其他可采用的办法,能够用来降低超导托卡马克对其快速磁通变化的要求。就像是走路,如果前头是一面墙,人肯定穿越不过,但即使前面只有一条小路,人也能够通过,如果这面墙是纸糊的,人就很容易穿越。”
武松涛:阳光十足地“修行”
武松涛是等离子体所副所长,EAST的装置主机负责人。“我1983年华中工学院毕业,专业是光学工程,如果始终停留在原有专业就走不到今天。大学只能是‘师傅引进门’,工作上‘修行’的道路更漫长,要在等离子体所干好就必须懂得聚变,到处找这方面的书自学。”
武松涛找到一本《受控热核聚变实验装置概论》。油印讲义因年代久远已卷边发毛,但扉页上“中国科学技术大学四系”“一九七九年十二月”字样尚清晰可辨,“不记得当时是向谁借的,它只有上本没有下本,我得到后如获至宝,通宵达旦地看了好几遍。”
武松涛参与聚变实验装置建设是在1990年。他写的《HT-7主机改造工程的组织、协调与管理》发表在《科研管理》上。HT-7装置建造成功后又及时提出建造超导托卡马克EAST装置。“中科院希望能有年轻的科研人员参与项目,所领导到院里汇报工作有年轻人他们就高兴,如果只是所领导自己,院领导就苦脸相对。我介入装置总体设计,跟着霍裕平、万元熙、翁佩德几位老领导跑,他们都比我大20岁左右。我参加了院里及国家组织的几十次项目方案论证,我作总体方案这部分报告。有关部委领导看了HT-7U(EAST原名)都说,项目本身不错,但工程要持续那么久能否做到后续有人?大科学工程给了我成长的机会,我感谢老同志对我的信任和培养。”
武松涛一步一个脚印走了过来。“我们脑子里已逐渐把装置各个关键部件的结构清晰化,从1998年到2001年,我们每年出一本装置设计的文集,既作为文献把工作记录下来,也给大家增加点压力,思考未来的发展战略。文集的序言都是我自己写。”
听说用2000万美元就要建造全超导核聚变装置,国外没人相信,国内质疑的声音也不绝于耳。每次方案汇报和论证都像是舌战群儒,就是在这样的不断磨砺中,武松涛得到了锻炼成长。
武松涛巧妙地借助国际合作平台,为承担EAST接着搞“热身”。为合作伙伴美国得克萨斯大学核聚变研究中心设计制造新型等离子体物理实验装置,他带领五人的一个小组,前后用了两年时间,圆满完成了经费125万美元的合作项目。“这是我国首次以技术方式向发达国家输出托卡马克聚变系统。美国能源部对这一成功合作也很满意,称它是中美核聚变合作的新型的方式。它也是迄今为止中美聚变界最大的国际合作项目,对提高我们的自信心起到很大作用。”
2002年12月,武松涛因为一天到晚不停地工作,突然嗓子疼得厉害,几天之后干脆成了“哑巴”,医生诊断患了急性扁桃体炎,要他立即住院动手术。那时EAST正处于建设的关键期,他除了到医院打点滴,每天照常上班。无可奈何的医生只好在他病历上作了“病人拒绝住院”的记录。
“这在我们团队根本算不了什么。‘保证星期六不休息,星期天休息不保证’是我们不成文的作息守则。”武松涛说,“平时我总给人很阳光的感觉,但记得EAST立项一年多时,有一次我召集每周一次的全体例会,因为项目推进得很慢而带来压力,我忍不住说:如果项目延缓进度或者出了差错,我们不但愧对前辈,也愧对国家!当时我不由自主地哽咽了。大家好几分钟不说话,都感到我的动情之处,会后对我说,他们能体会我的压力,大家会同舟共济。”
2006年9月28日,EAST首次成功获得高温等离子体放电向媒体开放,李建刚所长找了武松涛一下午,想把他推向“前台”接受采访,但武松涛却如同“蒸发”了一般,“我在办公室,把衣服叠作枕头就躺在沙发上睡着了。从吃午饭后一直睡到傍晚。我将手机关掉,哪里也不想去”。
“大学同学毕业后曾聚会过两次,他们大多都已改行,其中经商的居多,目前还在搞科研的除我之外可能仅有一位同学。同学聚会问我怎么搞到聚变工程上来,还调侃说我是最有可能当院士的人。”武松涛笑了笑说:“众所周知,大科学装置的建造周期一般都很长,如果一个人耐不住寂寞,干不了那么长时间,就像跑马拉松运动员没有毅力似的,中途就会自行被淘汰出局。”
潘皖江:关乎“大脑毛细血管”
在EAST团队中,潘皖江主要负责装置绝缘结构的设计以及绝缘子的研制。
武松涛等早年在外国参观过托卡马克的绝缘子,但外国根本不愿意透露研制技术,每个绝缘子报价高达1400~1600美金,如果EAST需要600个绝缘子,就意味着仅此一项的花费就需要约90万美金。
1997年夏天,由武松涛出面游说,校友潘皖江就被赶上了架。潘皖江1989年华中工学院金属材料及热处理专业毕业,在等离子体所研制中心工作的几年里,也参与过一些绝缘材料的研制。
从俄罗斯T-7上拆卸的绝缘子,陶瓷材料不符合EAST装置的要求,他们想在国内寻找合作伙伴做绝缘材料,但相关单位不是因为工艺不能解决,就是因为经济效益的考虑,都不愿拣超导体绝缘材料这个“烫手的山芋”。当时31岁的潘皖江虽然还缺乏历练,但逼上梁山,只好自己做复合材料。
“高大明老师去国外访问时拿回一个样品,我们把它当宝贝似的,小心翼翼地不敢动,充其量是用X光为其拍照,但后来测试出它是坏的。询问外国的绝缘子价格,不仅贵得吓人,还不让测试性能。”
万元熙打过一个形象的比方,EAST里用的绝缘子就相当于人体大脑的毛细血管,哪怕其中一个毛细血管破裂,人可能就会脑瘫痪。所以,600多个绝缘子都要严格要求质量、严格加以测试。
“绝缘子前后研发了3年,自己做了两年。我们只能自力更生,在实践中摸索着干。”潘皖江轻描淡写地,一句话就带过了10年的历史。
潘皖江原创的“金点子”,是提出“液态树脂低温氦密封电流引线”的办法。
EAST在2006年初第一次调试,所有引线都发现电流引线外漏的情况。问题如不及时解决,可能导致超导磁体损毁,从而导致整个装置失效。万元熙和武松涛认为潘皖江提出的想法很新颖,值得尝试。从下午五点钟开始做,到七点半就出效果,从根本上解决了EAST的真空问题。“其他人可能受所学专业局限,想用强度很高的材料将外头的引线固化住,我是求异思维。”潘皖江还是轻描淡写,“后来开总结大会,万元熙总经理说我的主意不错,应该‘重奖’,给了我1500元的额外奖励。”
EAST第二次调试低温超导出现了内漏,大家又想到了潘皖江。他采用真空管,两天就解决了问题。
在EAST的工作中,潘皖江等人摸索出的一些新工艺、新方法都在申请专利之中,“很多人在跟踪我们的技术。我们研制绝缘子的成功率也很高,对外说我们的成功率达到90%,人家一般不相信,怎么可能那么高呢?我还没好意思跟他们说,我们的成功率甚至高达99%呢!”
高大明:抓质量就是“抠问题”
EAST的主要构成部分是超导磁体,为了节省项目经费,本来已和美国的一个科研机构商谈提供超导或电缆,但因李文和事件的突发使得这一合作可能中断。考虑到苏联因为解体,大加速器项目暂时搁浅,于是合作的指向自然掉转到俄罗斯。主管设计的副总经理翁佩德与俄罗斯联系,对方说仓库里有很多超导股线,但是放置的时间很长了,性能究竟怎么样不好说,但可以便宜点卖。
“柳暗花明又一村”,让大家眼前一亮。时值2001年春节前夕,所里赶紧组织8个人兵分两路,一路由陈灼民带队,一路由高大明带队。
陈灼民等人在尘封的仓库里,除了要把所有超导股线一团一团地全部倒出,还要测试每团线的3R性能。超导丝团和车轮子差不多大,他们足足折腾了三四个月,总算挑出4500多根、20吨参数能匹配的超导股线。最后,高大明坐镇指挥另一路兵马,在电缆研究所将这些超导股线绞缆。运回国内的成型电缆都是600多米长,最终用较少的钱买回了EAST重要的也是合格的材料。
此前,高大明和EAST研究中心主任陈思跃考察俄罗斯电缆所发现,该所虽然生产过800米的铜缆,但仅仅是验证工艺,从来没有连续、满负荷地生产过批量的超导导体。由于穿管导体内部充满液氦才能实现超导,必须对套管焊缝质量提出严格要求。超导导体的钢管焊接需要很好的技术,没有焊透不行,若焊得太透钢管就会鼓出一团,按什么标准来控制呢?高大明来回抠问题,总算得到一些比较关键的技术标准。
2001年8月26日,600米穿管超导导体(CICC)生产线建成,并成功生产出第一根铜缆导体。EAST所有超导磁体需要的导体都由这条生产线生产。从俄罗斯高能所购买的0.85毫米直径的超导股线,按照设计绞制成直径约20毫米的超导电缆,在这条生产线上穿入用特种高强度不锈钢管焊接成的长达600米的套管。
在总工艺师高大明指导下建成的CICC生产线,为EAST的超导磁体绕制、超导磁体实验等奠定了基础。
“严格管理是我们团队的特点。搞大科学工程本身就有很大风险,必须建立严格的质量管理体系。ISO9000标准的核心就是要文件化,实行过程控制,防患于未然。2000年底我们终于建成了EAST的质量管理体系。”高大明说。
高大明1978年从东北第一机械厂调来,“那时正是‘科学的春天’,受我们这个年龄段的人的理想主义教育影响,我就想扎扎实实为国家作贡献。搞大科学工程不像是在居里夫人时代,两三个人在地下室晃一晃化学瓶子,或许就可以搞出成果,我们EAST团队最注重的是团结协作。”高大明介绍说,“现在参加国际ITER计划,因为我们有全过程搞超导托卡马克装置的经验和技术积累,在国际舞台上说话的声音也响亮了。”
“我们的学生在国外,别人问起EAST怎么做,他完全可以应答如流。过去发达国家与我们合作纯粹是为了省点加工费用,现在我们EAST的整套经验对它们有用。”高大明打了个比喻,“这就像一位研究生虽然考试只七八十分,但和一位小学生考试得一百分,水平肯定不在一个档次。”
吴杰峰:施工现场“魂牵梦绕”
在俄罗斯转移的T-7上作物理实验,必须作许多技术改造。如它要多开窗口,才能实现ECRH、离子回旋等辅助加热;要了解等离子体的参数,必须要有相应的诊断窗口、实现抽真空的抽气窗口。总共要开100多个窗口。
吴杰峰1988年7月华中理工大学机械工程系毕业,就被分配到等离子体所的研制中心,他早年当过焊接项目负责人,现为研制中心主任。“真空室窗口原来只有12个,要改造到48个。管道共有3000个接头需要焊接,有一个产生漏焊、虚焊都非常可怕,氦气就可能跑到真空里,使外杜瓦变成大冰块。为把好质量关,我经常要钻进真空室,744毫米的直径,操作的焊工在这狭小的空间里头,无论仰焊、侧焊、横焊,都比较困难。”
超导线圈绕制是全新课题,高大明1998年带着吴杰峰等出国考察线圈绕控,1999年就自主研发出了“替代材料管内电缆导体”,接着绕制出D型线圈。“铠装导体的无张力连绕技术”获得了发明专利,绕线机获得了新型设计专利。
2002年2月做出第一条真正的超导导体,2003年8月做完58根、总共34公里的铠装电缆导体,“我们在现场抓质量和进度,最初40天做成一根导体,后来5天就能做成一根,一是技术操作大家已经熟练,二是批量生产采用了计件式的管理。一年半做完全部58根导体,是目前在国际上做得最多、速度也最快的。”
做EAST的超导磁体非能等闲视之。首先要建特种绕线车间、绝缘子真空压力浸渍车间等。研制中心进行了诸多技术集成和工艺上的探索。超导磁体34公里共3500多个接头,研制中心一次焊接合格率达到98%,超过了一级焊缝的标准。“从确保质量考虑,我们每次焊前都要试焊3次,连刚换了瓶气体也要先试焊3次。”
低温容器的密封度要求高,研制中心采用了内窥镜、渗透、超声等6种检测技术,“容器绝对不能出现泄漏。我们能想到的检测方法基本都采用了,只要一个方法未通过就得重来。因为哪怕一个焊头出问题,就可能陷入和别国的托卡马克一样尴尬的情况:真空上不去,低温下不来” 。
吴杰峰说,“检测出了某些问题,无论是我还是焊接的工人,睡觉都不踏实,可能睡梦中会突然翻身起来,说:哦,问题是不是出在那里!就赶紧披衣从家里跑到现场。”
白红宇:科研路上的感情“流量”
EAST有两个大规模低温超导磁体系统,超导线圈有好几个流体通道,必须通过控制保证其流量的分配。超导磁体要在4.5K下运行,低温制冷系统是冷却超导磁体及保证磁体运行在工作温度不可或缺的子系统。该系统不仅体积庞大,而且工艺技术复杂,“委托国外公司制造不仅时间周期较长,而且报价也相当昂贵,我们只好自己动手做”。白红宇说。
白红宇“自己动手做”做得非常好。“低温流量计先是买了个美国的,发现用它测量数据并不准,我们也自己动手做出来。”
在EAST的低温下传统流量计已经“失灵”,也可以用超声波的办法做,但先前国内没有人做过,谁要做就要有条件去标定它。“因为EAST用的是循环的氦,在这样条件下的流量计用户太少,企业从经济效益考虑认为得不偿失,也就不愿意做。我们自己做出来,不但可以做些对比,还可以标定,做出来非常准确。现也有用户提出要我们为他们做这种低温流量计。”
白红宇1993年西安交大低温工程专业毕业,1997年考上在职研究生后刚上了一年,研究所联系到去德国进修低温超导的机会,就把白红宇作为“马普学者”派去。
正好赶上德国大型超导聚变实验装置的模型线圈测试,“本来我去那里可以专门学习德语,但我想参加装置测试的机会更难得,就放弃了”。“我从德国回来,是把德国的1.2千瓦制冷机经改造后用于EAST,还是自己研发大型制冷系统,大家最初有争议,我认为1.2千瓦的‘小马’拉不了EAST‘大车’,坚持要自己做制冷机。先是做到1.5千瓦,后来做到了2.4千瓦”。
除了要把制冷机做好,还要做好冷却对象,回路设计还要考虑到合理设计液氦流量。白红宇经过对国内外的多方考察,确定膨胀机从国外买;压缩机用国产的;换热器通过国内的招标,从3个生产厂家中寻找最优化的设计和价格。2.4千瓦的制冷系统最终只花了2000万元。
“全部交给国外做肯定要多花钱。现在我们这样做虽然成功了,但当时却冒了很大的风险和压力。特别是去年初对装置的降温实验,毕竟是第一次调试,低温系统涉及到的问题实在太多,大家对装置的性能也不熟悉。好在这一切我们都挺过来了。”
大学刚毕业时,白红宇还未曾听说家乡湖南鼎鼎大名的远大空调,“远大空调是后来才起步并且做普冷的。我们那届低温班的30多位同学毕业,后来真正从事低温的只有几个,很多同学都转到了空调方面。我和同学之间联系不多,一是合肥比较偏僻,二是我天性专注于搞研究,不太擅长交际。虽然北京、上海对人才有很大吸引力,但像EAST这么大的项目,才是适合我搞科研的大平台。我从2000年正式参加,到2006年EAST调试实验成功,我非常庆幸自己有机会参与,而且从头做到尾。”
正是这些献身科学的人们,托起了明天辉煌的太阳!