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中國核事業創新之路:從“一堆一器”到“多堆多器”

2019年04月25日 06:04 來源:光明日報 參與互動 

  從“一堆一器”到“多堆多器”,核事業的底氣緣自自主創新

  【壯麗70年·奮斗新時代】

  “我們現在是蠻有底氣的。”中國核工業集團首席專家張天爵站在一塊140噸重的磁鐵旁,撫今追昔,頗為自信。這塊磁鐵是我國第一臺回旋加速器的主體部件,與這塊已作為工業遺址的磁鐵相對的,是我國第一座重水反應堆。

  核科技的發展離不開反應堆、加速器等大科學裝置,核科技水平集中體現在反應堆、加速器的先進程度。1958年,在蘇聯的援助下,中國原子能科學研究院建成了我國第一座重水反應堆和第一臺回旋加速器(簡稱“一堆一器”),中國進入原子能時代。

  如今,第一座重水反應堆已經停閉,第一臺回旋加速器已經退役。原子能院已從“一堆一器”走向“多堆多器”,成為國內加速器與反應堆類型最多的綜合性研發基地。我國核工業的發展,走上自主創新的道路。

  邊干邊學、從頭再來

  房山新鎮,確如其名,是一個為新的使命而誕生的小鎮。60多年前,我國做出發展原子能事業的決定,并從蘇聯引進一座7000千瓦的重水反應堆和一臺直徑1.2米的回旋加速器。一批核科技開拓者來到北京西南郊區的一片荒灘和田野上,在這兒建起一座原子能科研基地——中國原子能科學研究院。

  “當時大家都很興奮,蘇聯老大哥來幫忙,那肯定得拼命學和干啊,很多人吃住都在工地上,入迷了。”張天爵向記者介紹,僅僅兩年多時間,就建成了“一堆一器”。

  1957年,在遼寧鞍山一家電廠做技術安全科負責人的蘇興普來到原子能院,開始了一項他此前從未聽說過的工作——核輻射防護。“當時對核知識一無所知,邊干邊學。”如今87歲的蘇興普回憶。

  不久,25歲的張興治也來到了原子能院。這位北京郵電大學的畢業生,從事我國第一臺回旋加速器的運行和維修工作。對加速器一竅不通的他,從頭再來,從頭學起。“我那時還是一個單身漢,沒什么其他事,腦子里只有加速器和學習”,“開好加速器,提供穩定的束流,為核物理實驗服務”。

  更多的“蘇興普”和“張興治”來到了這里,所有人都很認真刻苦,“有時候下班很晚了出門,回頭一看,各個大樓房間都是燈火通明,大家都在熬夜學習”。

  正是因為這種熱忱和付出,當蘇聯專家撤走后,國內專家也有了一定底氣,自己承擔繼續運行和維修加速器、反應堆的工作,為錢三強、王淦昌、于敏等科學家開展核裂變測量、核數據測量、核反應研究等科研工作提供了保障。“無縫過渡,不會因為蘇聯專家撤了就不行了。”張天爵說。

  他們不僅擺脫了對別人的依賴,而且還做了大量技術改進,提升了“一堆一器”的性能和安全性,擴大了其用途。20世紀70年代,重水反應堆出現老化現象,被迫降低功率運行,壽期將至。在缺少經驗借鑒的條件下,原子能院自主進行了大量改造,其中關鍵一環就是“換心”——更換堆芯。1980年,改造后的舊堆不僅“返老還童”,而且性能變得更強。

  原子能院黨委書記萬鋼認為,盡管“一堆一器”是從蘇聯引進,“但是這個引進不是簡單的引進,我們還進行了消化吸收再創新,因此形成了自己的能力”。

  1987年和2007年,回旋加速器和重水反應堆先后完成歷史使命,光榮退休。它們為我國“兩彈一艇”的研制作出了巨大貢獻,還推動了我國同位素生產和應用、核電等核科學技術的發展。不但奠定了原子能院發展的基礎,也奠定了我國核事業的基礎。

  走出屬于自己的創新之路

  在回溯歷史時,年過八旬的原子能院原院長孫祖訓如此總結:不能等靠要,要自己主動出擊。“一堆一器”是蘇聯援建的,我們必須要自己建加速器、自己建反應堆。

  1964年,原子能院自主設計和建成我國第一座國產反應堆——49-2游泳池式反應堆。該堆安全運行了50多年,承擔了我國重大項目燃料元件考驗任務,同時還用于同位素生產、材料輻照考驗、單晶硅輻照、核電服務和人才培養等。在即將退出歷史舞臺時,49-2堆還用于核供熱,老樹開新花。

  循著49-2堆開啟的自主化之路,中國的核科技事業大步前進。

  1984年,原子能院自主開發和設計建成了我國第一座微型中子源反應堆(原型微堆),可用于中子活化分析、同位素生產等。

  2010年,原子能院建成我國首座快中子增殖反應堆(簡稱“快堆”)——中國實驗快堆,將天然鈾資源的利用率從壓水堆的不到1%提高到60%以上。這對于充分利用我國鈾資源、持續穩定地發展核電、解決后續能源供應等問題具有重大的戰略意義。

  2010年,原子能院自主研發設計建成一座多用途、高性能研究堆——中國先進研究堆,其主要技術指標居世界前列、亞洲第一,為我國核科學研究和開發應用提供了重要的科學實驗平臺。

  在加速器方面,自主創新也在加速——

  1996年,原子能院自主研制了我國首臺國產回旋加速器——30MeV強流質子回旋加速器,我國回旋加速器進入強流時代。2014年,原子能院自主研制建成100MeV強流質子回旋加速器。“性能指標達到了國際領先水平,束流功率和強度世界第一,可以做很多科研。”張天爵說,強流質子回旋加速器已用于空間電離輻射環境下國產電子元器件單粒子效應與抗輻射加固、醫用同位素生產等。

  目前,原子能院已研制230MeV超導質子回旋加速器,這個具有完全自主知識產權的加速器,將用于癌癥治療。質子治療被認為是最先進的癌癥治療手段之一,適用于黑色素瘤、顱內腫瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等癌癥,但目前設備基本被國外壟斷。“很多人問,國產的行不行?我想對他們說,在加速器部分,我們不比任何一個國家差。”張天爵直言。

  原子能院的自主創新還走出了國門。比如,他們研制的微堆已出口到巴基斯坦、伊朗、加納等國家;研制的無損檢測電子直線加速器已出口到土耳其。

  “當年的堆和器是第一代,現在已經升級好幾代了,這是非常大的進步。”萬鋼說,原子能院將在已有技術基礎上,進一步建成中國示范快堆、質子直線加速器和北京ISOL裝置等新一批具有國際先進水平的反應堆和加速器,在堆器融合交叉的發展階段,通過平臺整合結構深化和體系優化,形成新的科技創新平臺。

  在萬鋼看來,20世紀50年代的中國,還不具備自己建設反應堆和加速器的條件,需要蘇聯的援助。但我國科研人員并沒有止步不前,而是敢想敢做,最終走出了一條真正屬于自己的創新之路,從國際舞臺的邊緣走到中央。

  與張天爵的感受一樣,萬鋼在回顧這段歷程時認為,“再難的時刻都已經走過來了”,“未來,我國的核工業發展應該是底氣十足”。

  (本報記者 陳海波)

【編輯:劉歡】

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