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从“一堆一器”到“多堆多器”,核事业的底气缘自自主创新

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光明日报记者 陈海波

  “我们现在是蛮有底气的。”中国核工业集团首席专家张天爵站在一块140吨重的磁铁旁,抚今追昔,颇为自信。这块磁铁是我国第一台回旋加速器的主体部件,与这块已作为工业遗址的磁铁相对的,是我国第一座重水反应堆。

  核科技的发展离不开反应堆、加速器等大科学装置,核科技水平集中体现在反应堆、加速器的先进程度。1958年,在苏联的援助下,中国原子能科学研究院建成了我国第一座重水反应堆和第一台回旋加速器(简称“一堆一器”),中国进入原子能时代。

  如今,第一座重水反应堆已经停闭,第一台回旋加速器已经退役。原子能院已从“一堆一器”走向“多堆多器”,成为国内加速器与反应堆类型最多的综合性研发基地。我国核工业的发展,走上自主创新的道路。

  边干边学、从头再来

  房山新镇,确如其名,是一个为新的使命而诞生的小镇。60多年前,我国做出发展原子能事业的决定,并从苏联引进一座7000千瓦的重水反应堆和一台直径1.2米的回旋加速器。一批核科技开拓者来到北京西南郊区的一片荒滩和田野上,在这儿建起一座原子能科研基地——中国原子能科学研究院。

  “当时大家都很兴奋,苏联老大哥来帮忙,那肯定得拼命学和干啊,很多人吃住都在工地上,入迷了。”张天爵向记者介绍,仅仅两年多时间,就建成了“一堆一器”。

  1957年,在辽宁鞍山一家电厂做技术安全科负责人的苏兴普来到原子能院,开始了一项他此前从未听说过的工作——核辐射防护。“当时对核知识一无所知,边干边学。”如今87岁的苏兴普回忆。

  不久,25岁的张兴治也来到了原子能院。这位北京邮电大学的毕业生,从事我国第一台回旋加速器的运行和维修工作。对加速器一窍不通的他,从头再来,从头学起。“我那时还是一个单身汉,没什么其他事,脑子里只有加速器和学习”,“开好加速器,提供稳定的束流,为核物理实验服务”。

  更多的“苏兴普”和“张兴治”来到了这里,所有人都很认真刻苦,“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”。

  正是因为这种热忱和付出,当苏联专家撤走后,国内专家也有了一定底气,自己承担继续运行和维修加速器、反应堆的工作,为钱三强、王淦昌、于敏等科学家开展核裂变测量、核数据测量、核反应研究等科研工作提供了保障。“无缝过渡,不会因为苏联专家撤了就不行了。”张天爵说。

  他们不仅摆脱了对别人的依赖,而且还做了大量技术改进,提升了“一堆一器”的性能和安全性,扩大了其用途。20世纪70年代,重水反应堆出现老化现象,被迫降低功率运行,寿期将至。在缺少经验借鉴的条件下,原子能院自主进行了大量改造,其中关键一环就是“换心”——更换堆芯。1980年,改造后的旧堆不仅“返老还童”,而且性能变得更强。

  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”。

  1987年和2007年,回旋加速器和重水反应堆先后完成历史使命,光荣退休。它们为我国“两弹一艇”的研制作出了巨大贡献,还推动了我国同位素生产和应用、核电等核科学技术的发展。不但奠定了原子能院发展的基础,也奠定了我国核事业的基础。

  走出属于自己的创新之路

  在回溯历史时,年过八旬的原子能院原院长孙祖训如此总结:不能等靠要,要自己主动出击。“一堆一器”是苏联援建的,我们必须要自己建加速器、自己建反应堆。

  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。在即将退出历史舞台时,49-2堆还用于核供热,老树开新花。

  循着49-2堆开启的自主化之路,中国的核科技事业大步前进。

  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(原型微堆),可用于中子活化分析、同位素生产等。

  2010年,原子能院建成我国首座快中子增殖反应堆(简称“快堆”)——中国实验快堆,将天然铀资源的利用率从压水堆的不到1%提高到60%以上。这对于充分利用我国铀资源、持续稳定地发展核电、解决后续能源供应等问题具有重大的战略意义。

  2010年,原子能院自主研发设计建成一座多用途、高性能研究堆——中国先进研究堆,其主要技术指标居世界前列、亚洲第一,为我国核科学研究和开发应用提供了重要的科学实验平台。

  在加速器方面,自主创新也在加速——

  1996年,原子能院自主研制了我国首台国产回旋加速器——30MeV强流质子回旋加速器,我国回旋加速器进入强流时代。2014年,原子能院自主研制建成100MeV强流质子回旋加速器。“性能指标达到了国际领先水平,束流功率和强度世界第一,可以做很多科研。”张天爵说,强流质子回旋加速器已用于空间电离辐射环境下国产电子元器件单粒子效应与抗辐射加固、医用同位素生产等。

  目前,原子能院已研制230MeV超导质子回旋加速器,这个具有完全自主知识产权的加速器,将用于癌症治疗。质子治疗被认为是最先进的癌症治疗手段之一,适用于黑色素瘤、颅内肿瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等癌症,但目前设备基本被国外垄断。“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。

  原子能院的自主创新还走出了国门。比如,他们研制的微堆已出口到巴基斯坦、伊朗、加纳等国家;研制的无损检测电子直线加速器已出口到土耳其。

  “当年的堆和器是第一代,现在已经升级好几代了,这是非常大的进步。”万钢说,原子能院将在已有技术基础上,进一步建成中国示范快堆、质子直线加速器和北京ISOL装置等新一批具有国际先进水平的反应堆和加速器,在堆器融合交叉的发展阶段,通过平台整合结构深化和体系优化,形成新的科技创新平台。

  在万钢看来,20世纪50年代的中国,还不具备自己建设反应堆和加速器的条件,需要苏联的援助。但我国科研人员并没有止步不前,而是敢想敢做,最终走出了一条真正属于自己的创新之路,从国际舞台的边缘走到中央。

  与张天爵的感受一样,万钢在回顾这段历程时认为,“再难的时刻都已经走过来了”,“未来,我国的核工业发展应该是底气十足”。



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