本课程分“人类能源利用发展史”、“国际热核聚变实验堆(ITER)计划介绍”、“中国聚变发展史”、“聚变原理”和“聚变相关研究”四个模块。通过系统地讲述核聚变发展史、基本原理和磁约束等离子体的基本性质、聚变装置的磁场位形、聚变等离子体的加热原理、约束特性、磁流体行为以及等离子体与器壁的相互作用、组织学生讨论托卡马克途径的进展和研究前沿专题,让学生了解有关热核聚变的前沿知识了解有关的基础知识,拓宽他们的视野,提高他们对该领域的兴趣,吸引他们进行相关领域的研究,从而进一步发挥我校在多学科领域的高层次人才培养、科学研究和科技开发等方面的作用,使我校更加主动地服务于新科学和新技术的发展,贡献更多的高水平研究成果,培养更多的理论基础扎实,工程实践能力强,具有国际竞争力的创新型人才,为我国聚变事业的发展提供强大的智力支持和人才保障,将个人的成才梦有机融入实现中华民族伟大复兴的中国梦。
1、 在“人类能源利用发展史”模块,学生可以了解到,从火把到蒸汽机,再到电气,人类历史上每一次能源革命,都导致了人类文明的革命。未来,谁能率先掌握可控核聚变技术,谁就将引领人类文明的革命。通过视频资料《世界各国发电量1896-2016的变化》看中国的崛起之路,2016年全球的发电总量达到255512.8亿千万时,其中中国发电量为64951.4亿千瓦时,独占全球发电量的四分之一,发电量位居世界第一,相当于美国、俄罗斯、日本这三个国家的发电量之和,这才是真正的强国概念,通过该视频显示的数据可以增加学生的文化自信。从发电量上看,中国是目前对世界贡献最大的国家,也是一个全球制造中心的最有力证明,这主要得益于中国在基建方面的实力。中国拥有世界上最大的水电站,并且世界发电量排名前十的水电站,有一大半都属于中国。但是要看到中国的工业用电大约要占四分之三,居民用电比例是很低的,和美国超过40%是居民用电相比还有很大的差距。而根据京都议定书和巴黎协定,中国承诺2030年碳排放强度下降50%,这意味着主要发电形式火电与发电量增长是有剪刀差的。对中国来讲,聚变的需求比任何一个国家都急迫。这个数据可以激发学生认识到在我国发展核聚变的社会责任感和使命感。
2、在“国际热核聚变实验堆(ITER)计划介绍” 模块,介绍ITER计划的起源、发展和我国作为参与国的来龙去脉。该计划吸引了包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方参与,是当今世界最大的科学工程之一,也是我国第一次以全权平等伙伴身份参加的大型国际科技合作项目。各成员国的格局在10年内的大变化,让学生看到我国在国际上该领域的实力。我国加入国际热核实验堆(ITER)以后,通过国际合作实现弯道超越,尤其是中国政府、中国科学家以及中国产品的卓越表现,赢得了世界各国的信赖、尊重和赞扬。在人类追逐“人造太阳”的路上,中国正从“追赶者”、“并跑者”,成长为具备强大国际输出能力的“领跑者”,并将在提高中国国际影响力、感召力、塑造力方面发挥聚变人的作用。这些亮点能进一步激发学生爱国主义热情,树立“科学无国界,但科学家有祖国”的家国情怀。
3、在“中国聚变发展史”模块使学生了解我国科学家在核能利用发展中作出的重大贡献和坚持追求科学真理的精神。中国科学家在核聚变研究上一路走来,筚路蓝缕、艰苦奋斗、自主创新的艰辛探索,我国可控核聚变研究不断超越,已经走到了国际可控核聚变研究的最前沿,科学家们数十年艰辛“逐日”,盼望着核聚变能的第一盏灯会在中国点燃。这里面包含很多许多爱国主义、工程伦理和工匠精神等的教育要素,如我国核能技术从无到有再到登上国际舞台的发展历程、利用视频和网络资源介绍我国科学家在聚变领域取得的成就以及在ITER建设项目采购包中取得的创新性成果,如我国“人造太阳”项目获重大突破等,都能引导学生坚定理想信念,努力钻研科学技术,激发学生热爱专业、服务聚变的情怀,担当起科学报国的重任。
4、在“聚变原理”模块培养学生秉承“勤朴忠实”、勇于担当、开拓创新的科学精神。学生通过学习托卡马克的相关原理和技术,了解人造太阳的挑战和难度、全世界核聚变科学发展的艰辛历程。世界各地建成的各个核聚变反应堆在核聚变研究中扮演重要角色,有些反应堆的实验被誉为“突破性进展”,但是每前进一步都带来更多的问题。本模块以课堂讲授为主,讲授内容以课件为主线,辅以各种最新进展学术文章、关键问题深度解析材料、科研项目实际案例等,让学生了解到聚变还有很多科学和工程问题需要突破和解决,需要一代又一代青年科学家接续奋斗,直至成功。
5、为了活跃课堂气氛,提高学生们的学习兴趣,在“聚变相关研究”模块组织学生就自己感兴趣的相关专题或指定的专题进行讨论。要求学生以科学家严谨认真的科学态度,从查资料、归纳总结、制作PPT和课堂讲述等几个环节,强调科研素养、学术道德、学术规范的重要性,也是培养高层次创新人才的重要保证。

