從“一堆一器”到“多堆多器” 中國核事業(yè)走出創(chuàng)新之路

“我們現(xiàn)在是蠻有底氣的。”中國核工業(yè)集團(tuán)首席專家張?zhí)炀粽驹谝粔K140噸重的磁鐵旁，撫今追昔，頗為自信。這塊磁鐵是我國第一臺(tái)回旋加速器的主體部件，與這塊已作為工業(yè)遺址的磁鐵相對(duì)的，是我國第一座重水反應(yīng)堆。

核科技的發(fā)展離不開反應(yīng)堆、加速器等大科學(xué)裝置，核科技水平集中體現(xiàn)在反應(yīng)堆、加速器的先進(jìn)程度。1958年，在蘇聯(lián)的援助下，中國原子能科學(xué)研究院建成了我國第一座重水反應(yīng)堆和第一臺(tái)回旋加速器(簡稱“一堆一器”)，中國進(jìn)入原子能時(shí)代。

如今，第一座重水反應(yīng)堆已經(jīng)停閉，第一臺(tái)回旋加速器已經(jīng)退役。原子能院已從“一堆一器”走向“多堆多器”，成為國內(nèi)加速器與反應(yīng)堆類型最多的綜合性研發(fā)基地。我國核工業(yè)的發(fā)展，走上自主創(chuàng)新的道路。

邊干邊學(xué)、從頭再來

房山新鎮(zhèn)，確如其名，是一個(gè)為新的使命而誕生的小鎮(zhèn)。60多年前，我國做出發(fā)展原子能事業(yè)的決定，并從蘇聯(lián)引進(jìn)一座7000千瓦的重水反應(yīng)堆和一臺(tái)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(qū)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(xué)研究院。

“當(dāng)時(shí)大家都很興奮，蘇聯(lián)老大哥來幫忙，那肯定得拼命學(xué)和干啊，很多人吃住都在工地上，入迷了。”張?zhí)炀粝蛴浾呓榻B，僅僅兩年多時(shí)間，就建成了“一堆一器”。

1957年，在遼寧鞍山一家電廠做技術(shù)安全科負(fù)責(zé)人的蘇興普來到原子能院，開始了一項(xiàng)他此前從未聽說過的工作——核輻射防護(hù)。“當(dāng)時(shí)對(duì)核知識(shí)一無所知，邊干邊學(xué)。”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(xué)的畢業(yè)生，從事我國第一臺(tái)回旋加速器的運(yùn)行和維修工作。對(duì)加速器一竅不通的他，從頭再來，從頭學(xué)起。“我那時(shí)還是一個(gè)單身漢，沒什么其他事，腦子里只有加速器和學(xué)習(xí)”，“開好加速器，提供穩(wěn)定的束流，為核物理實(shí)驗(yàn)服務(wù)”。

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

正是因?yàn)檫@種熱忱和付出，當(dāng)蘇聯(lián)專家撤走后，國內(nèi)專家也有了一定底氣，自己承擔(dān)繼續(xù)運(yùn)行和維修加速器、反應(yīng)堆的工作，為錢三強(qiáng)、王淦昌、于敏等科學(xué)家開展核裂變測(cè)量、核數(shù)據(jù)測(cè)量、核反應(yīng)研究等科研工作提供了保障。“無縫過渡，不會(huì)因?yàn)樘K聯(lián)專家撤了就不行了。”張?zhí)炀粽f。

他們不僅擺脫了對(duì)別人的依賴，而且還做了大量技術(shù)改進(jìn)，提升了“一堆一器”的性能和安全性，擴(kuò)大了其用途。20世紀(jì)70年代，重水反應(yīng)堆出現(xiàn)老化現(xiàn)象，被迫降低功率運(yùn)行，壽期將至。在缺少經(jīng)驗(yàn)借鑒的條件下，原子能院自主進(jìn)行了大量改造，其中關(guān)鍵一環(huán)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(qiáng)。

原子能院黨委書記萬鋼認(rèn)為，盡管“一堆一器”是從蘇聯(lián)引進(jìn)，“但是這個(gè)引進(jìn)不是簡單的引進(jìn)，我們還進(jìn)行了消化吸收再創(chuàng)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(yīng)堆先后完成歷史使命，光榮退休。它們?yōu)槲覈?ldquo;兩彈一艇”的研制作出了巨大貢獻(xiàn)，還推動(dòng)了我國同位素生產(chǎn)和應(yīng)用、核電等核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。不但奠定了原子能院發(fā)展的基礎(chǔ)，也奠定了我國核事業(yè)的基礎(chǔ)。

走出屬于自己的創(chuàng)新之路

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

1964年，原子能院自主設(shè)計(jì)和建成我國第一座國產(chǎn)反應(yīng)堆——49-2游泳池式反應(yīng)堆。該堆安全運(yùn)行了50多年，承擔(dān)了我國重大項(xiàng)目燃料元件考驗(yàn)任務(wù)，同時(shí)還用于同位素生產(chǎn)、材料輻照考驗(yàn)、單晶硅輻照、核電服務(wù)和人才培養(yǎng)等。在即將退出歷史舞臺(tái)時(shí)，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(yè)大步前進(jìn)。

1984年，原子能院自主開發(fā)和設(shè)計(jì)建成了我國第一座微型中子源反應(yīng)堆(原型微堆)，可用于中子活化分析、同位素生產(chǎn)等。

2010年，原子能院建成我國首座快中子增殖反應(yīng)堆(簡稱“快堆”)——中國實(shí)驗(yàn)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(duì)于充分利用我國鈾資源、持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展核電、解決后續(xù)能源供應(yīng)等問題具有重大的戰(zhàn)略意義。

2010年，原子能院自主研發(fā)設(shè)計(jì)建成一座多用途、高性能研究堆——中國先進(jìn)研究堆，其主要技術(shù)指標(biāo)居世界前列、亞洲第一，為我國核科學(xué)研究和開發(fā)應(yīng)用提供了重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

在加速器方面，自主創(chuàng)新也在加速——

1996年，原子能院自主研制了我國首臺(tái)國產(chǎn)回旋加速器——30MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器，我國回旋加速器進(jìn)入強(qiáng)流時(shí)代。2014年，原子能院自主研制建成100MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器。“性能指標(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，束流功率和強(qiáng)度世界第一，可以做很多科研。”張?zhí)炀粽f，強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器已用于空間電離輻射環(huán)境下國產(chǎn)電子元器件單粒子效應(yīng)與抗輻射加固、醫(yī)用同位素生產(chǎn)等。

目前，原子能院已研制230MeV超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器，這個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加速器，將用于癌癥治療。質(zhì)子治療被認(rèn)為是最先進(jìn)的癌癥治療手段之一，適用于黑色素瘤、顱內(nèi)腫瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等癌癥，但目前設(shè)備基本被國外壟斷。“很多人問，國產(chǎn)的行不行？我想對(duì)他們說，在加速器部分，我們不比任何一個(gè)國家差。”張?zhí)炀糁毖浴?/p>

原子能院的自主創(chuàng)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(cè)電子直線加速器已出口到土耳其。

“當(dāng)年的堆和器是第一代，現(xiàn)在已經(jīng)升級(jí)好幾代了，這是非常大的進(jìn)步。”萬鋼說，原子能院將在已有技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建成中國示范快堆、質(zhì)子直線加速器和北京ISOL裝置等新一批具有國際先進(jìn)水平的反應(yīng)堆和加速器，在堆器融合交叉的發(fā)展階段，通過平臺(tái)整合結(jié)構(gòu)深化和體系優(yōu)化，形成新的科技創(chuàng)新平臺(tái)。

在萬鋼看來，20世紀(jì)50年代的中國，還不具備自己建設(shè)反應(yīng)堆和加速器的條件，需要蘇聯(lián)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(chuàng)新之路，從國際舞臺(tái)的邊緣走到中央。

與張?zhí)炀舻母惺芤粯樱f鋼在回顧這段歷程時(shí)認(rèn)為，“再難的時(shí)刻都已經(jīng)走過來了”，“未來，我國的核工業(yè)發(fā)展應(yīng)該是底氣十足”。