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房震檢查混合磁體。受訪者供圖

科研人員在水冷系統(tǒng)裝備間。受訪者供圖

科研人員在討論電源系統(tǒng)優(yōu)化方案。受訪者供圖

在中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心，團隊中控系統(tǒng)“95后”科研人員劉雪澄正在給“00后”研究生講解中控系統(tǒng)操作規(guī)范。再過不久，這名研究生也將成為這里的熟面孔，在導師張俊研究員指導下，逐步接觸到穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置高場磁體研制相關任務。

把時鐘撥回33個月前。

2022年8月12日，入職剛滿一個月的劉雪澄，協(xié)助同事共同完成了一項實驗。直到周圍研究人員開始擁抱歡呼，她才意識到，這是個大項目：由高場磁體技術青年創(chuàng)新先鋒隊（以下簡稱“青年創(chuàng)新先鋒隊”）研制的混合磁體產(chǎn)生了45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)磁場，刷新塵封23年的世界紀錄。

近年來，青年創(chuàng)新先鋒隊在穩(wěn)態(tài)強磁場領域不斷取得自主研發(fā)的創(chuàng)新成果：2022年，混合磁體產(chǎn)生了45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)磁場，目前仍是全球范圍內(nèi)可支持科學研究的最高穩(wěn)態(tài)磁場；2024年，水冷磁體成功產(chǎn)生42.02萬高斯的穩(wěn)態(tài)磁場，再次刷新世界紀錄。

這支平均年齡不到35歲的“青年創(chuàng)新先鋒隊”，正在以青年之力，為中國科技發(fā)展注入新能量，助推強磁場技術發(fā)展邁上一個又一個巔峰。

日前，2025年度中國青年五四獎章個人（集體）入圍名單公布，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院高場磁體技術青年創(chuàng)新先鋒隊赫然在列。

強磁場促強科研

極低溫、超高壓、強磁場是當代科學前沿必爭的三大極端實驗條件。

地球磁場約為0.5高斯，無論是42.02萬高斯還是45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)強磁場環(huán)境，都相當于地球磁場的80萬至90萬倍。

在強磁場實驗環(huán)境下，物質(zhì)特性會發(fā)生一定變化，科學家可以拿著“顯微鏡”發(fā)現(xiàn)物質(zhì)新現(xiàn)象、研究物質(zhì)新規(guī)律。在過去幾十年里，全球科學家已在穩(wěn)態(tài)強磁場條件下取得多項重大科學成果，研究領域覆蓋物理、化學、材料、生物等學科。

“磁場越強，物質(zhì)內(nèi)部就會展現(xiàn)出越多可追蹤、可探尋的規(guī)律，而我們現(xiàn)在所做的，就是為國內(nèi)基礎學科科學家提供更好的實驗條件。”強磁場科學中心研究員、水冷磁體負責人房震介紹，隨著穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置不斷取得突破，為凝聚態(tài)物理、材料科學等領域提供了強大穩(wěn)定的實驗條件，國內(nèi)研究者可以在合肥科學島，享受到遠超國外的實驗環(huán)境。

穩(wěn)態(tài)強磁場磁體分為三種類型，即水冷磁體、超導磁體以及由水冷磁體和超導磁體組合的混合磁體。其中，水冷磁體是科學家們最早使用的磁體類型，也是團隊一手培養(yǎng)起來的“單打冠軍”。

自2020年起，團隊從磁體和電源、冷卻系統(tǒng)等支撐系統(tǒng)入手，不斷改進提升。青年創(chuàng)新先鋒隊33人團隊，被分為磁體、電源、水冷、中控四個小組，在近六年的試驗里經(jīng)歷過多次大大小小的失敗，進行十多項技術創(chuàng)新后，提出了全新的導體結構、線圈設計思路和新型水冷磁體設計方案，合力保障穩(wěn)態(tài)強磁場裝置的建設與穩(wěn)定高效運行。

在穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置附近，兩個巨大的罐體格外顯眼?！斑@是水冷系統(tǒng)的蓄冷裝置，作為冷源將磁體運行產(chǎn)生的巨大熱量帶走，也決定了高場磁體可以‘穩(wěn)’多久?！眻F隊水冷系統(tǒng)負責人唐佳麗介紹，按照最初設計，3000立方容積的蓄冷罐，能保障水冷磁體在20兆瓦（MW）功率下穩(wěn)場運行3小時，但隨著磁體用戶對更長實驗時間的迫切需求，我們必須探索適用于極端工況且更先進的水蓄冷技術，有效提升系統(tǒng)蓄冷量?！巴ㄟ^技術改造與創(chuàng)新，目前蓄冷容積已由3000立方提升至6000立方，可保障高場磁體在20MW功率下6小時的穩(wěn)場運行?！碧萍邀愓f。

“青年”之間的傳承

在科學島上，談起團隊如今取得的兩項“世界紀錄”，不少科研人員都會這樣說：我們是站在巨人的肩膀上搞科研。

大科學裝置的建設運行不是一蹴而就的。

2007年，穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置獲批立項成為“十一五”國家重大科技基礎設施。此后十七年里，我國穩(wěn)態(tài)強磁場建設經(jīng)歷了從“0”到“1”，從跟跑到領跑的轉(zhuǎn)變。

王燦今年39歲，“島齡”17年，目前是青年創(chuàng)新先鋒隊電源系統(tǒng)負責人。

“與從1到99相比，‘從0到1’的創(chuàng)業(yè)過程更難?！蓖鯛N是兩個過程的親歷者，當初老一輩科研人員帶著年輕人從零開始，一張一張畫圖紙、搞設計、做樣機，一邊實驗一邊調(diào)整設備參數(shù)，終于在2012年研制出第一代穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置。

這種“難”不僅是在技術攻關上，同樣也在心態(tài)上。

最初跟隨前輩一起做課題時，王燦也有過緊張和害怕，總擔心自己負責的內(nèi)容會出錯?！芭c我的忐忑相比，發(fā)現(xiàn)問題時，老師反而會很興奮，他們在‘捉蟲’的過程中體驗科研的樂趣。”這也讓王燦在日后攀登高峰的過程中有了底氣：科研中遇到問題解決問題是必然的，重要的是享受這一過程。

信心比黃金還珍貴，在科研中更是如此?！拔覀儓F隊里很多90后、95后，慢慢他們也會有‘主人公意識’，成為挑大梁的人?！碧萍邀惽逦赜浀米约菏呛螘r開始萌發(fā)“主人公意識”，那是2018年水冷系統(tǒng)面臨升級改造，關系到高場磁體未來可以運行更長機時的水蓄冷改造任務落在唐佳麗身上時，個人與團隊，水冷系統(tǒng)與穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置，局部與整體，太多原先不曾思考過的內(nèi)容一下子涌入到唐佳麗的腦子里，匯成一句話：那是一種清晰的責任感和使命感。

如今，從前輩手中接過接力棒，房震、張俊、王燦和唐佳麗他們也成長為青年一代的“底氣”，他們也希望把責任感和榮譽感傳遞下去：陪青年人不分晝夜地泡實驗室、找方案，培養(yǎng)年輕人用系統(tǒng)眼光看待難題，會和年輕人一起爬高下低檢修設備，會學習年輕人的愛好，培養(yǎng)默契。

這是青年從前輩處獲得的經(jīng)驗傳遞，也是青年與青年之間的攜手共進。

“下一步，我們將瞄準更高磁場進行攻關，建設更高磁場強度和更先進表征技術的下一代穩(wěn)態(tài)強磁場大科學裝置，打造原始創(chuàng)新策源地和新質(zhì)生產(chǎn)力的源動力，支撐我國高溫超導材料、新型電子材料、靶向藥物、精密儀器和智能裝備等相關技術突破和產(chǎn)業(yè)變革?！闭劦角嗄陝?chuàng)新先鋒隊未來的科研目標，房震如是說。