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中国核工业创新之路:一堆一器退役 自主研发多堆多器

2019-05-13 08:13:21

据经济参考报5月13日报道,北京西南郊的房山区,有一座因核而建的小镇——新镇,被誉为我国核工业“摇篮”和“老母鸡”的中核集团中国原子能科学研究院(下称“原子能院”)就坐落于此。

87岁的苏兴普经常在原子能院生活区里散步。62年前,当他“一头雾水”地从东北连夜调往北京时,怎么也没有想到,自己乃至后辈的命运会与中国的核事业紧密相连。

在中核集团中国原子能科学研究院,媒体记者参观中国实验快堆。记者 才扬 摄

彼时,这里还是荒郊野岭,1958年第一座重水反应堆和第一台回旋加速器的建成,开启了中国的原子能时代,于敏、王淦昌、邓稼先、朱光亚、陈芳允、钱三强、彭桓武这些后来闻名中国、获得“两弹一星”功勋奖章的科学家在此“以身许国”。

如今,“一堆一器”都已安全停闭或退役。原子能院已拥有自主研发的“多堆多器”,实现多元化应用,还先后派生或援建了14个核科技骨干单位,上万名科技人才从这里奔向全国,中国核工业走出了一条真正属于自己的创新之路。

“一堆一器” 开启中国原子能时代

走进原子能院科研生产区中心位置,在一座红色的厂房前,一块三米多长、两米多高的蓝绿色“大块头”十分显眼,这便是我国第一台回旋加速器的主磁铁。穿过钱三强、王淦昌两位科学家雕像所在的花园,与之东西遥遥相望的是我国第一座重水反应堆。

核科学技术的发展,离不开大型基础性核设施,中国的原子能时代,正是从这“一堆一器”开启。

20世纪50年代初,我国的核工业可谓是“一穷二白”。时任中国科学院近代物理研究所副所长的钱三强认为,要迎头赶上,应从基础研究抓起。但当时不仅科研人员极少,而且连回旋加速器、核反应堆等必要的设备也没有。

1955年,党中央作出了创建中国原子能事业的战略决策,并决定从苏联引进一座热功率7000千瓦的重水反应堆和一台磁极直径1.2米的回旋加速器,在它们“安家”的地方建设综合性原子能科学研究新基地,也就是今天的原子能院。

我国第一台回旋加速器。记者 王璐 摄

现年85岁的曾凤英曾担任专家翻译,她清晰地记得基地选址时第一次来到这里的情形。“什么都没有,只能看到野草、泥土,还有很光滑的石头,就像过去河水从这里流过似的。”当时下起了大雨,车一下子陷到土路旁的玉米地里。

从1956年破土动工,仅仅两年多的时间,荒郊野岭间一座原子能科学城就拔地而起。“当时大家都很兴奋,很多人吃住都在工地上,入迷了。”中核集团首席专家、原子能院回旋加速器研究设计中心主任张天爵在接受《经济参考报》记者采访时回忆道。

这其中就包括苏兴普。此前在辽宁鞍山一家国企做技术安全科负责人的他,突然被领导找去谈话,“说是明天要调到北京工作,我问干什么工作,领导说到了就知道了。”晚上他坐着卡车到了原子能院,第二天报到时才知道,自己被安排负责我国第一座重水反应堆核辐射防护工作。“当时我对核知识一无所知,只能边干边学。”苏兴普说。

1958年6月,喜报接踵而至:10日,我国第一台回旋加速器第一次得到质子束并且到达内靶;13日18时40分,我国第一座重水反应堆首次达临界。9月27日,我国第一座实验性重水反应堆和第一台回旋加速器正式移交生产。

83岁的原子能院正研级高工张兴治介绍,随着工作的推进,国内专家也有了一定底气,承担“一堆一器”继续运行和维修工作,做了大量的自主技术改进,提高了性能,扩大了用途。

58年前,25岁的他从北京邮电大学毕业来到原子能院,“专业不对口”只能从头开始学习。1969年,为了响应“两弹一星”的研制任务,需要对回旋加速器做改进,张兴治担任运行组长。“现在仍记得,操作台上那密密麻麻的近百个开关,这要求我们三个人必须要做到像一个人一样紧密配合,才能保证数据的精确性。”

比他晚两年到原子能院的张文惠研究员如今已81岁,他回忆称真正“吃透”第一座重水反应堆用了20年,后来该设施因老化面临技术改造,都是他和同事直接上手,其中关键的一环就是“换心”——更换堆芯。

历时一年零六个月,重水反应堆成功“返老还童”,性能得到提高,而经费投入只相当于新建一座反应堆的十分之一。1985年,这项改建工程获国家科技进步奖一等奖。

重水反应堆还为我国第一个大型核设施出口工程——871工程(即援助阿尔及利亚建造15MW多用途重水研究堆——比林和平堆),成功提供了全套技术和经验,这项工程被誉为“南南合作典范”。

原子能院党委书记万钢认为,尽管“一堆一器”是从苏联引进,“但是这个引进不是简单的引进,我们还进行了消化吸收再创新,因此形成了自己的能力。”

1984年,我国第一台回旋加速器退役。2007年,我国第一座重水反应堆安全停闭。它们为中国核科学技术研究奠定了基础,也推动了核工业的建立和发展,是“两弹一艇”研制成功背后的功臣。2018年,“一堆一器”成功入选国家工业遗产和首批中央企业工业文化遗产。

自主创新 实现“多堆多器多元化应用”

“一堆一器”的改建,只是一个开始。回顾历史,年过八旬的原子能院原院长孙祖训总结:第一,不能等靠要,要自己主动出击;第二,一旦有想法,就要赶紧去做。中国必须要建自己的反应堆和加速器。

1964年,原子能院自主设计和建成我国第一座国产反应堆——49-2游泳池式反应堆。该堆安全运行了50多年,承担了我国重大项目燃料元件考验任务,同时还用于同位素生产、材料辐照考验、单晶硅辐照、核电服务和人才培养等。

值得注意的是,在即将退出历史舞台时,该堆还在清洁供暖方面焕发了新的生机。原子能院堆工部反应堆运行研究室党支部书记韩玉祥指着现场的模型介绍说,一座400MW的“燕龙”泳池式低温供热堆,供暖建筑面积可达约2000万平方米,可温暖20万户三居室,目前已在北方几个城市开始选址。

循着自主化这一道路,原子能院在核技术研究和应用领域大展宏图。1984年,原子能院自主开发和设计建成了我国第一座微型中子源反应堆(简称“微堆”),这是一种小型、安全、低功率的核装置,只有高压锅大小,可应用于中子活化分析、放射性同位素制备、堆物理实验及核仪器考验等。

原子能院堆工部微堆研究室党支部书记牛胜利讲述了一段利用微堆破解百年谜案的故事。2008年,国家清史编纂委员会联合多方力量破解清朝光绪皇帝死因,“我们采用微堆中子活化分析技术发现,光绪头发中有高浓度的三氧化二砷,也就是砒霜,比墓穴环境中的砷浓度高得多,而其胸骨、胸腹部衣物等处检验出的残存砷总量达到201毫克,充分证明光绪是被高剂量的砒霜毒死的。”

微堆还是我国反应堆“走出去”的先行者。截至目前,原子能院已为巴基斯坦、加纳、尼日利亚等国建设了微堆;在2016年成功将原型微堆中的核燃料235U富集度从90%降至12.5%,并实现满功率运行;2017年和2018年又先后成功完成加纳微堆和尼日利亚微堆低浓化改造,使中国成为第一个完全掌握微堆设计、建造、运行、退役、低浓化技术的国家。

能代表我国核科学技术研究能力的还有中国先进研究堆,该反应堆于2002年8月正式开工,2010年首次实现临界,2012年3月实现满功率运行。“从堆型选择到反应堆主工艺设计和调试,全部由原子能院承担,它的建设充分体现了立足国内、自主创新的特点。”时任工程部副总工程师张文惠说。

采访时恰逢停堆,《经济参考报》记者身穿防护外套,带上帽子、鞋套、眼罩……“全副武装”进入到反应堆内部。从顶端往下看,只见圆形的水池内充满了蓝色的等离子水,堆芯在金属容器的包裹下静立水底。来到一楼的大厅,反应堆周边布满了国内外多家知名高校、领先研究机构共建的各类先进谱仪。

原子能院反应堆工程技术研究部党委书记王谷军介绍说,这座功率60MW的反应堆,主要技术指标位居世界前列,亚洲第一,能为相关领域领先研究提供不可多得的理想实验环境。例如,谱仪利用反应堆产生的粒子对测试样品进行深度扫描“体检”,可以分析其元素种类、含量、内部结构等,还能发现一些精密零部件的内部是否有裂痕。

未来核科技的探索并不止于此。2010年,原子能院研发、设计、建成中国实验快堆,2011年并网发电。作为第四代先进核能系统主力堆型,相对于压水堆,快堆不仅可以将铀资源利用率从1%左右提高到60%至70%,还可使乏燃料的放射性毒性影响和废物量降低数个量级,促进核能绿色可持续发展。“目前我国600MW示范快堆的建设正在推进中。”原子能院快堆运行室主任刘尚波称。

在加速器方面,自主创新也在加速。从30MeV强流质子回旋加速器,到2014年的100MeV强流质子回旋加速器,一批批中高能加速器的逐步产业化,正为或将为医疗、工业等领域的高精尖课题提供全新的解决方案。

目前正在调试的230MeV超导质子回旋加速器,代表着国际先进水平的质子治疗方向,适用于黑色素瘤、颅内肿瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等癌症的治疗,但目前同类设备基本被国外产品垄断。“很多人问,国产的行不行?我想对他们说,在加速器部分,我们不比任何一个国家差。”张天爵直言。

人才为本 从“以身许国”到“人才特区”

孙祖训总结的第三条经验则是要重视发掘人才,培养人才,“我们几届领导班子都是这么做的。”

1955年,在建设新基地的同时,原子能科学技术人才的选拔与培养也在紧锣密鼓进行。钱三强担任团长,率领39名科技人员组成考察学习团,分两批赴苏联理论与实验物理研究所(当时称“热工研究所”)等单位实习,他们的主要任务是在回旋加速器和实验性重水反应堆上实习,以便回国后参加苏联援建设备的安装、调试、运行和利用。

20世纪60年代,在苏联杜布纳联合原子核研究所工作的王淦昌回国,接到研制原子弹任务时,留下了那句时至今日仍是原子能院精神的名言:“我愿以身许国!”

不同时代的核科技工作者,用艰苦奋斗、埋头做事来践行着共同的责任担当。张兴治回忆刚进入原子能院时,脑子里除了工作就是学习,娱乐和享受安排在日常计划的最末位。“有时候下班很晚了出门,回头一看,各个大楼房间都是灯火通明,大家都在熬夜学习。”“当时每周末都有辆解放牌大卡车进城,但是大家一般不会每周都出去,一个月进城一次就不错了。”

4月17日22点42分,张天爵在微信朋友圈分享其团队的工作状态,“刚处理完实验数据回家吃饭。昨天夜里和大前天夜里,两个通宵的实验数据看起来比较符合预期,想做一次大胆的尝试。”再往前翻,是一条发于3月23日23点12分的动态:“今夜,小伙子们还在实验室熬夜,从现场传回消息判断,小线圈测磁综合精度有可能达到我们自己的一个新纪录。”

当苏兴普的核辐射防护队伍在不断壮大时,他的儿子苏胜勇从部队转业,回到原子能院,做了一名钳工,如今已是全国技术能手、中核集团首席技师,并在2017年有了自己名字命名的工作室。

比苏胜勇更年轻一辈的“80后”魏国海也受到了“以身许国”精神的感召。2005年在吉林大学读大四的他,对这个承载着王淦昌、邓稼先等科学家精神的核科技单位心生向往,努力争取到了在原子能院读研究生的机会,毕业后如愿留了下来。“我们年轻一代要以老一辈科学家为榜样,投身建设世界科技强国的实践中。”

去年以来,中核集团和原子能院还开始加快薪酬制度改革和“人才特区”建设试点,拓展事业空间,提高待遇水平,改善生活配套设施,为科技创新提供强大动力源泉。“不是小打小闹,而是要大力推。”中核集团人力资源部党支部书记赵积柱称。

中核集团人力资源部薪酬处处长晁站勇解释说,现在要做的是各个岗级对标市场,进行动态调整,把待遇低的提上来,把待遇高的做存量改革。

据介绍,原子能院设立“人才特区”,立足科技人才成长的全职业周期,细化完善人才发展通道,实施科技人才专项工程“龙马计划”、海外引才专项工程“凤凰计划”、技能人才专项工程“蓝翎计划”、管理人才专项工程“百灵计划”四项人才计划。

其中,苏胜勇最关注的是“蓝翎计划”,他计划着今年再去技校里招一批学员,通过工作室的一整套安排,把自己的技术传承下去。

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来源:经济参考报 | 责任编辑:于文凯
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