顶级科学家回归祖国,核聚变“破壁者”刘畅放弃美国给出的优厚待遇,加盟北京大学,成为物理学院重离子物理研究所的助理教授,这一举动引起全球范围内的关注,不仅是中国又得一位顶尖人才的震惊,还有对华裔科学家回流中国未来建设的思考。
那么刘畅究竟是何许人物?他的决定对中国乃至国际的未来有着怎样的影响?
天才科学家
别看刘畅年纪轻轻,他的人生履历足以称之为传奇。
2011年7月刘畅获得北京大学物理学院学士学位,毕业于我国名牌学府;之后他又一路向西来到普林斯顿大学继续进修,并开始他在美国数年与物理为伴的生活,六年后刘畅最终以博士学位毕业。
那时候美国拥有全世界最顶尖的实验室,这让刘畅选择留在那里继续他对物理的研究。
在后来十多年的实验中,刘畅将核心围绕磁约束聚变装置中存在的“逃逸电子”问题进行理论兼实验研究。
说到磁约束,简单来说用磁场来约束带电粒子的运动,其实验的主要形式有托卡马克装置等,其实验理论可应用在后续核聚变的相关研究中。
现代物理已经研究出许多装置来支持磁约束,但与理想情况不同的是聚变等离子体中的电子、燃烧元素的离子、存在的杂质以及它们所携带的能量,在各种物理过程下出现流失,这也成为达到理想环境下磁约束的需要解决的主要问题。
而刘畅研究的领域和方向恰好就包括托卡马克装置中存在的破裂现象、减少各种物理过程中出现的逃逸电子以及耗散机制,由此可见刘畅掌握的技术正是目前国际上追求的。
除此之外刘畅已经通过开发高性能数值模拟代码提出属于自己的创新性理论,现在应用在国际许多实验室中,使托卡马克装置运行稳定性提升 30%,并减少维修损耗。
2025年3月10日,刘畅带着五项核心专利加盟北大,并在北京大学物理学院重离子物理研究所助理教授,主导新一代聚变装置安全防护系统的研发,继续开展等离子体物理前沿与应用研究,计划在2030年前将逃逸电子能量耗散效率提升至95%以上。
核聚变的时代
在科学领域中,核聚变一直有“人造太阳”之称,核电站中的核裂变、核聚变非但不会产生核废料,其燃料还取之不竭,用之不尽,是目前已知的终极清洁能源,目前作为研究的主要对象,如何实现上亿摄氏度等离子体的稳定约束成为全球的主要目标。
现阶段国际上很多核电站采用核裂变能,利用较重的原子核通过一系列核反应进行分裂变成多个较轻的原子核释放出的能量,虽然这种方式稳定可靠,但重原子核(如铀)的矿脉储量有限,难以满足国际全体人类的长久需求。
相比于核裂变,核聚变的反应恰好相反,是由较轻的原子核通过一系列反应聚合成较重的原子核,同单位下释放的能量比核裂变要多,甚至不产生废料,节能环保。
中国目前拥有强大的技术和产业链,在国际核聚变技术中已然存有一席之地,同时也是核聚变研究和商业化的重要参与者,已然得到国际上的广泛关注。
美国就对此进行过专门报道,称中国在核聚变能源上的研究已经在缓慢追赶甚至超过率先解密的美国。这一点从这几年中国在核聚变领域上的专利数量激增的方面也能够看出——中国相关专利数占比全球38%,领先美国的22%。
在实验中中国也拿出许多优势,像东方超环(EAST)、中国环流器三号等顶尖核聚变装置的应用为实验的进行提供良好的环境,并且在去年实现1.2 亿摄氏度运行 403 秒的好成绩,
这也是为什么中国能够吸引这么多优秀科学家的原因。
之前如此,未来亦是如此。中国在核聚变技术上的研究脚步将永不停息,预计在2035年将商用聚变堆被列入“十四五”重大专项,刘畅的加入更是壮大中国在等离子体物理领域的研究实力,加速突破技术瓶颈,未来,中国或从“聚变追赶者”转变为“规则制定者”。
爱国之心共筑中国魂
刘畅的回归延续了前辈们报效祖国的心,也延续了之前回归中国的前辈的爱国精神。
在美国政府的歧视性针对下,许多还在海外的科学家选择回到中国发展,掀起了国际上一波“归华潮”。
2024年年初国际力学领域的顶尖科学家高华建放弃斯坦福教授的职务加盟清华大学,作为该领域同时集固体力和应用力学两大领域、美国机械工程师学会等组织机构的三项最高荣誉于一身的科学家,高华建在微纳米力学的建树对核聚变材料有着重要作用。
2025年年初,美国国家工程院院士陈沪东带着自主研发的软件PowerFLOW回到浙江大学能源工程学院,他在包括统计物理学等许物理专业领域都有涉足,其工作经验高达三十余年,所研究的技术有利于大幅提升聚变装置冷却系统设计精度。
除了这些科学家,还有生物统计学的胡懿娟,癌症研究专家孙少聪等等,仅在过去的一年内,就有操过20名各个领域的精英回到中国,在他们身上所携带的不止是技术和智慧,还有属于这篇领域的未来。
结语
近些年,越来越多的科学家愿意放弃国外的优越待遇选择回国,不仅仅是美国政策中挥之不去的歧视,还有我们那日益雄起的祖国。
曾经钱学森前辈不顾危险也要投身于中国的建设,现在一批批热血青年身怀绝技和前辈们并肩,点燃核聚变实验室的希望之火,共同托起中国的未来。