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2023年中国十大科技进展新闻揭晓!天问一号、第四代核电站等上榜

2024-01-31

2023年中国/世界十大科技进展新闻揭晓!天问一号、第四代核电站等上榜

央广网烟台1月11日消息(记者 牛谷月)1月11日,“两院院士评选2023年中国/世界十大科技进展新闻”在山东烟台揭晓。全球首座第四代核电站商运投产、神舟十六号返回空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务圆满完成、超越硅基极限的二维晶体管问世、我国科学家发现耐碱基因可使作物增产、天问一号研究成果揭示火星气候转变、我国首个万米深地科探井开钻、液氮温区镍氧化物超导体首次发现、FAST探测到纳赫兹引力波存在证据、世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落成启用、科学家阐明嗅觉感知分子机制等入选2023年中国十大科技进展新闻。

据悉,此项年度评选活动由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社、山东省科学技术厅、烟台市人民政府承办的中国科学院院士和中国工程院院士投票评选,至今已举办了30次。评选结果经新闻媒体广泛报道后,在社会上产生了强烈反响,使公众进一步了解国内外科技发展的动态,对普及科学前沿知识起到了积极作用。

1.全球首座第四代核电站商运投产

我国实现了全球领先,在高温气冷堆核电技术领域,华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商业化投产。该核电站是我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项,是世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站。这一里程碑标志着我国在高温气冷堆核电技术领域的全球领先地位,对于推动我国科技自立自强、建设能源强国具有重要意义。

高温气冷堆是国际上公认的第四代核电技术先进堆型,也是世界核电未来发展的重要方向。该技术具备高度安全性,在丢失所有冷却能力的情况下,反应堆仍能保持安全状态,不会发生堆芯熔毁和放射性物质外泄。华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程是全球首座采用球床模块式设计的高温气冷堆项目,位于山东省荣成市,由中国华能牵头,与清华大学、中核集团共同建设。该项目于2006年被列入国家科技重大专项,2012年开始建设。中国华能整合了产业链上下游的优势资源,与清华大学、中核集团合作攻关关键技术和研制核心设备,成功研制出了2200多套世界首套设备,设备国产化率达到93.4%。

2.神舟十六号返回空间站应用与发展阶段首次载人飞行任务圆满完成

北京时间10月31日8时11分,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮身体健康状况良好,神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。

神舟十六号载人飞船于2023年5月30日从酒泉卫星发射中心发射升空,随后与天和核心舱对接形成组合体。作为首批执行空间站应用与发展阶段载人飞行任务的航天员乘组,3名航天员在轨驻留154天,其间进行了1次出舱活动和中国空间站第四次太空授课活动,配合完成空间站多次货物出舱任务,为空间站任务常态化实施奠定了基础。

此次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务,在航天员乘组和地面科研人员密切配合下,开展了人因工程、航天医学、生命生态、生物技术、材料科学、流体物理、航天技术等多项空间科学实(试)验,在空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术等领域取得重要进展,迈出了载人航天工程从建设向应用、从投入向产出转变的重要一步。

3.超越硅基极限的二维晶体管问世

芯片是信息世界的基础核心,传统晶体管因接近物理极限而制约了芯片的进一步发展。原子级厚度的二维半导体理论上在未来节点更具潜力,但受限于其技术瓶颈,至今所有二维晶体管均不能媲美业界硅基器件。

北京大学彭练矛院士、邱晨光研究员团队成功构筑了10纳米超短沟道弹道二维硒化铟晶体管。他们提出了“稀土钇元素掺杂诱导二维相变理论”,并且发明了“原子级可控精准掺杂技术”,以克服二维领域金属和半导体接触的国际难题。这一创新使得二维晶体管的实际性能首次超过了业界硅基10纳米节点Fin晶体管和国际半导体路线图对硅极限的预测。他们成功将二维晶体管的工作电压降低到了0.5V,并且将室温弹道率提升至所有晶体管的最高纪录的83%。他们研制出了目前国际上速度最快、能耗最低的二维晶体管。相关成果于3月22日发表于《自然》。

4.我国科学家发现耐碱基因可使作物增产

近年来,我国盐碱地面积已达到1亿公顷,占据全球盐碱地总面积的近十分之一。由于全球气候变化、淡水缺乏以及化肥大量使用的影响,可耕土地盐渍化的速度不断加快。中国科学院遗传与发育生物学研究所的谢旗研究员领导的科研团队与国内多家科研机构和院校合作,经过多年的研究,发现主效耐碱基因AT1对于提高高粱、水稻、小麦、玉米、谷子等作物在盐碱地上的产量具有显著效果。该成果有望在盐碱地的综合利用中发挥重要作用,为我国粮食安全提供重要支持。该研究成果于3月24日在《科学》杂志上发表。

最新发布的“天问一号”研究成果,揭示了火星气候的变化情况。

火星与地球在太阳系的行星中相似度最高,因此火星被认为是“地球的未来”。科学家们长期以来一直关注着火星气候演化的研究。火星表面广泛分布着风沙地貌和沉积物,这些是由风沙作用所塑造的。它们记录了火星的演化晚期和近代气候环境特征以及气候变化过程。由于缺乏详细系统的近距离观测,我们对火星风沙活动过程和古气候的了解还很有限。

中国科学院国家天文台李春来团队、中国科学院地质与地球物理所郭正堂团队、中国科学院青藏高原所、美国布朗大学和天问一号任务工程团队,联合进行了火星乌托邦平原南部丰富的风沙地貌的高分辨率遥感和近距离就位的联合探测,利用环绕器高分辨率相机、火星车导航地形相机、多光谱相机、表面成分分析仪、气象测量仪等设备提取了沙丘形态、表面结构、物质成分等信息,并分析了其指示风向和发育年龄。研究发现,火星祝融号着陆区的风场发生了显著变化,并且与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性。研究结果显示,着陆区经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段,风向从东北到西北发生了近70度的变化,风沙堆积从新月形亮沙丘转变为纵向暗沙垄。这一气候的转变可能是由于自转轴倾角的变化,发生在距今约40万年前的火星末次冰期结束时,标志着火星从中低纬度到极地地区发生了一次全球性的“冰期-间冰期”气候转变。该项研究为火星古气候历史提供了新的视角,也为地球未来的气候演化方向提供了借鉴。相关研究成果发表于7月7日的《自然》杂志。

6.我国首个万米深地科探井开钻

5月30日上午,中国石油塔里木油田公司深地塔科1井开始进行钻探。深地塔科1井的钻探旨在研究万米级特深层地质和工程科学理论,这一突破标志着我国地球深部探测技术迈入了新的阶段,开启了“万米时代”的钻探能力。

深地塔科1井位于新疆阿克苏地区沙雅县,紧邻埋深达8000米的富满10亿吨级超深油气区。该井的设计井深为1.11万米,计划钻完的周期为457天,将创造全球万米深井钻探用时最快的记录。

该井采用的是我国自主研制的全球首台1.2万米特深井自动化钻机。与普通钻机相比,这台钻机的载重提升能力由三四百吨提高到最大900吨,相当于能同时吊起150头6吨重的成年大象。为保障万米级特深井“打成、打快、打好”,中国石油攻关研发智能控制一体化平台、钻井自主决策工控系统、超高重载井架底座等一批关键核心技术装备,自主研制国际领先的智能钻机,成功产出1.2万米特深井自动化钻机,为万米深地工程科学探索研究提供装备和技术保障。

7.液氮温区镍氧化物超导体首次发现

7月12日,《自然》杂志刊登了中山大学王猛教授团队与清华大学、华南理工大学等单位合作的成果:首次发现在14GPa压力下达到液氮温区的镍氧化物超导体。这是由我国科学家率先独立发现的全新高温超导体系,是人类目前发现的第二种液氮温区非常规超导材料,是基础研究领域的重要突破。

这一研究成果将有望推动破解高温超导机理,使设计和预测高温超导材料成为可能,使超导在信息技术、工业加工、电力、生物医学和交通运输等领域实现更广泛的应用。

8.FAST探测到纳赫兹引力波存在证据

由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列研究团队,利用中国天眼FAST,探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据,表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关研究成果于北京时间6月29日在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》在线发表。12月14日,相关成果入选《科学》杂志2023年度十大科学突破。

目前,纳赫兹引力波研究已经成为物理和天文领域国际竞赛的焦点之一。纳赫兹引力波频率极低、周期长达数年,其波长可达数光年,对它的探测极具挑战性。利用大型射电望远镜对一批自转极其规律的毫秒脉冲星进行长期测时观测,是目前已知唯一的纳赫兹引力波探测手段。

值得一提的是,欧洲脉冲星测时阵列—印度脉冲星测时阵列、北美纳赫兹引力波天文台和澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列等脉冲星测时阵列合作组也在同一时间宣布了相似的结果。据中国科学院国家天文台研究员、北京大学研究员李柯伽介绍,国际上4个团队分别独立获得纳赫兹引力波存在的关键证据,这使得研究结果可以相互印证,进一步提高了这一成果的准确性。

9.世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落成启用

空间太阳能电站(SSPS)是解决能源危机、实现可持续发展的终极答案之一。工程院旗舰刊物《Engineering》于2023年11月30日系统报道了西安电子科技大学段宝岩院士团队完成的逐日工程—世界首个全链路、全系统SSPS地面验证系统,阐述了欧米伽SSPS创新设计方案、理论创新、技术突破、工程实现及实验结果。远距离高功率微波无线传能效率(距离55m,发射2081瓦,波束收集效率87.3%,DC-DC传输效率15.05%)与功质比等主要技术指标世界领先。

逐日工程突破的远距离高功率微波无线传能技术,应用前景广阔。在太空,可助力构建空间能源网、空间充电桩,破解空间算力、星上信息处理、空间攻防及超远程探测的供电难题。在陆海空,可为空中飞艇、无人机群、海上移动平台、灾害及边远区域无线供电。

10.科学家阐明嗅觉感知分子机制

大多数动物(包括人类)均拥有一套主嗅觉系统来识别挥发性的气味分子。大量的嗅觉受体通过“组合编码”的气味识别方式,帮助动物识别数以万亿计的气味分子。嗅觉受体可以分为三个家族,第I类是气味受体(OR)家族,第II类是痕量胺相关受体(TAAR)家族,OR和TAAR都属于A类G蛋白偶联受体(GPCR)家族,第III类是非GPCR嗅觉受体。

山东大学孙金鹏教授团队和上海交通大学医学院李乾研究员团队合作,应用冷冻电镜技术解析了TAAR家族成员之一的小鼠TAAR9(mTAAR9)受体在4种不同配体结合条件下与Gs/Golf(嗅觉特异性Gα)蛋白三聚体复合物的结构,进一步结合药理学分析揭示了mTAAR9感知配体后被激活的分子机制。该研究也提出了嗅觉受体“组合编码”识别配体的结构机制,阐明了II类嗅觉受体独特的激活方式。

该研究阐释了II类特异嗅觉受体感知气味的分子机制,为嗅觉受体家族识别配体奠定了理论基础,对开发靶向嗅觉受体的新药也有重要意义。相关研究成果5月24日发表于《自然》。