La technologie de fusion nucléaire contrôlée est une méthode énergétique future qui est très attendue par toute l'humanité, et est également connue comme la source d'énergie ultime de l'idéal de l'humanité. Cependant, aucun pays ne l'a encore réussi.
Dans le processus de réalisation de la fusion nucléaire contrôlée par laser, le "cœur" du dispositif de conducteur laser haute puissance - le verre néodyme laser de grande taille, est un matériau de base indispensable. Sa technologie clé pour la production de masse est appelée la première des sept merveilles de l'installation nationale d'allumage (NIF) des États-Unis. Hu Lili, directeur adjoint du comité académique du Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of the Chinese Academy of Sciences et chercheur du laser avancé et du département des matériaux fonctionnels optoélectroniques, et son équipe de recherche ne sont les chercheurs qui ont surmonté la technologie clé pour la production en masse de verre néodyme de grande taille.
En entrant dans le 21e siècle, Hu Lili et son équipe ont commencé la recherche et le développement de nouveaux verre laser et la technologie de fusion continue pour une production de masse efficace de verre néodyme laser de grande taille, résolvant tous les problèmes techniques clés requis pour la production de masse de verre néodyme de grande taille. Le Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics est également devenu la première unité au monde à maîtriser indépendamment la technologie de production complète du processus des composants en verre néodyme laser.
L'année dernière, elle a remporté le NFMOTT Award, un célèbre prix dans le domaine des matériaux amorphes internationaux, devenant le premier lauréat chinois du prix depuis sa création. Cette année, Hu Lili a également remporté le prix du président de l'International Glass Association.
"Nos recherches seront finalement appliquées dans la pratique, donc je suis très heureux de partir de la recherche fondamentale en laboratoire, puis de mettre les résultats de la recherche en application." Hu Lili a récemment déclaré dans une interview avec Yicai. Elle a également révélé que l'équipe introduisait l'IA dans la recherche et le développement de New Glass pour promouvoir l'innovation paradigme dans des recherches en verre spécial.
Le cœur de la fusion laser
Alors que la concurrence mondiale de la sécurité énergétique s'intensifie, la disposition des grands pays du monde dans le domaine de la fusion nucléaire s'est considérablement accélérée et la technologie de fusion internationale s'est développée rapidement. En décembre 2022, les États-Unis ont réussi un excédent d'énergie plus élevé dans les réactions de fusion nucléaire. Jusqu'à présent, les États-Unis ont atteint six allumages de fusion nucléaire laser.
En 2024, le ministère des Sciences et de la Technologie, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information et d'autres départements a publié conjointement les "opinions de mise en œuvre sur la promotion de l'innovation et du développement des industries futures", soulignant qu'il est nécessaire de renforcer la recherche et le développement de technologies principales pour les futures énergies représentées par la fusion nucléaire. La réalisation de l'application d'énergie de fusion est l'objectif ultime de la stratégie en trois étapes de mon pays de "réacteur de fusion réacteur thermique-réacteur" pour le développement de l'énergie nucléaire.
En janvier de cette année, l'appareil Tokamak East entièrement supraconducteur de mon pays, connu sous le nom de "Soleil artificiel", a obtenu des résultats majeurs et a réussi à obtenir un fonctionnement en mode à long terme à l'état d'équilibre pendant 1066 secondes, créant à nouveau un nouveau record mondial pour les nouveaux attentes pour l'application de la fusion.
Laser Drive est un autre moyen d'atteindre la fusion nucléaire. Pour atteindre la fusion nucléaire contrôlée par laser, nous avons besoin d'un verre néodyme laser autoproclé. En raison de sa grande taille et de ses exigences d'indice de performance extrêmement élevées, la technologie de fusion continue du verre néodyme laser de grande taille remet en question les limites de la fabrication de verre optique et est connue comme la première des sept merveilles de l'installation nationale d'allumage des États-Unis. Les États-Unis ont travaillé avec deux meilleures sociétés de verre optique en Allemagne et au Japon pendant six ans pour réaliser une fusion continue du verre néodyme laser de grande taille. Ils croient que cette technologie est extrêmement difficile. Après avoir terminé l'approvisionnement en verre néodyme pour les deux principaux dispositifs de fusion laser aux États-Unis et en France, ils ont démantelé la ligne de fusion continue du verre néodyme laser de grande taille.
Par conséquent, la conquête de la technologie de préparation par lots de verre néodyme de grande taille est devenue un problème difficile que Hu Lili et d'autres chercheurs scientifiques doivent résoudre de toute urgence.
Hu Lili a expliqué que la raison pour laquelle le verre au néodyme laser est le "cœur" de la fusion nucléaire laser est qu'il s'agit d'un verre spécial contenant des ions luminescents de terres rares-neodymium, qui peuvent générer des lasers ou amplifier l'énergie laser sous l'excitation de la "lumière de pompage" et est le "cœur" du laser. Les performances du verre néodyme laser déterminent directement l'énergie de sortie du dispositif laser. Il s'agit du milieu de travail laser avec la plus grande énergie de sortie connue de l'humanité. Dans le grand dispositif de fusion nucléaire laser scientifique connu sous le nom de "petit soleil artificiel", le verre néodyme laser a toujours joué un rôle irremplaçable.
De la création du Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of the Chinese Academy of Sciences en 1964 jusqu'à la fin du 20e siècle, l'équipe laser en verre néodyme représenté par les académiciens Gan Fuxi et Jiang Zhonghong a fait des innovations à partir de zéro dans la recherche du laser néodyme pendant plus de 30 ans. Ils ont successivement développé un verre au laser au siclic, le verre au laser au laser, le verre néodymique au laser phosphate N21 et N31, et ont fourni des matériaux de travail de base pour la série d'appareils "Shenguan" de mon pays.
Depuis 2005, Hu Lili et son équipe travaillent sur les quatre technologies clés de la fusion continue, du recuit de précision, de l'ourlet et de la détection depuis près de dix ans en fonction de la recherche fondamentale. Le plus difficile d'entre eux est la technologie de fusion continue du verre néodyme laser de grande taille. In 2012, with the joint efforts of everyone, we finally overcame the difficulties in the continuous melting process, designed and established a pilot production line for continuous melting of laser neodymium glass, completed the integration of key technologies for continuous melting of large-size laser neodymium glass, and finally realized the integration and connection of key technologies for the entire chain of continuous melting process, testing technology, hemming process, and precision annealing of Verre néodyme laser de grande taille. Les réalisations pertinentes ont remporté le "Shanghai Technological Invention Special Award" en 2016, le "National Technological Invention Second Prix" en 2017 et le "Award de réussite scientifique et technologique exceptionnelle de l'Académie chinoise des sciences" en 2022.
"Nous avons rencontré de nombreux défis dans le processus de recherche, d'autant plus que l'expérience progressait, un problème après l'autre a été exposé, et il n'y avait aucun autre moyen. Nous ne pouvions que nous asseoir et vérifier la littérature et commencer à partir de théories très fondamentales. Par exemple, les changements de changement de flux de la vitrine du verre ont pendant le processus de formation du verre. Hu Lili a déclaré aux journalistes.
Résoudre les besoins de l'industrie
En plus du verre au néodyme laser, Hu Lili a également fait des percées clés dans la fibre de quartz à champ de champ de grands modes dopé à Ytterbium, la fibre de quartz dopée au néodyme haute puissance et le verre de quartz de haute pureté.
Prenant l'exemple des fibres laser à haute puissance, puisque les lasers de fibres utilisent la fibre optique comme milieu laser, ils présentent les avantages de la qualité idéale du faisceau, de l'efficacité de conversion ultra-élevée, de l'entretien, de la stabilité élevée et de la petite taille. Leur gamme de candidatures est très large, notamment la communication des fibres laser, la communication à longue distance, l'espace laser, la construction navale industrielle et les opérations chirurgicales. Depuis le début du 21e siècle, les lasers en fibre ont progressivement occupé la moitié du marché laser, mais certains produits de fibres laser de haute puissance sont difficiles à obtenir sur le marché international. Depuis 2011, Hu Lili et son équipe se sont concentrés sur les trois problèmes difficiles affectant l'efficacité du laser, la stabilité de l'énergie et la fiabilité à long terme des fibres laser de haute puissance. En 8 ans, ils ont pris les devants en Chine pour surmonter la technologie clé de la préparation de masse de 10, 000- Watt Fibres de champ dopé à YTTERBIUM.
En tant que principal corpus d'innovation technologique, les entreprises sont plus sensibles à la demande du marché.
"En 2018, une entreprise de haute technologie nous a approchée et nous a demandé si nous pouvions les aider à fabriquer des fibres laser de grande puissance parce qu'ils ne pouvaient pas acheter de produits à l'international. Hu Lili a déclaré.
La percée technologique de 10, 000- Classe Watt Classe-Fibre dopée ytterbium, a permis aux lasers de fibres de haute puissance de mon pays d'être équipés de "noyaux" domestiques, réduisant le coût de fabrication des lasers haute puissance. Depuis 2019, l'équipe a réalisé des ventes directes de plus de 200 millions de yuans et des avantages économiques indirects de plus de 1,8 milliard de yuans; De plus, il a également répondu aux besoins urgents des lasers de fibres de haute puissance dans les environnements spatiaux.
En ce qui concerne la mise en page de la recherche future, Hu Lili, qui est dans l'industrie depuis 38 ans, a également de nouvelles idées.
À son avis, avec le développement de l'IA, le paradigme de recherche du verre doit être modifié de toute urgence. "Nous introduisons l'IA dans la recherche et le développement de nouveaux verre, et construisons également une plate-forme de recherche sur les relations de structure-activité de verre couvrant la caractérisation des performances de la structure de verre, la simulation de dynamique moléculaire et la modélisation assistée par l'IA." Elle a présenté qu'elle espère construire une plate-forme spéciale de relation de structure de structure de matériau en verre qui intègre la préparation à haut débit, la modélisation assistée par l'IA et la vérification des caractérisations structurelles pendant la période "15e plan quinquennal".
