編者按:
2020年,中國核能行業協會科學技術獎評定出科技進步獎共76 項,其中,一等獎 6 項、二等獎 19 項、三等獎 51 項;技術發明獎 2 項,其中,一等獎 1 項、二等獎 1 項;企業技術創新工程獎 2 項;創新團隊獎 4 項( 其中 2 項并列第三 );青年優秀創新人物 5 名。
為進一步弘揚科學家精神和大國工匠精神,宣傳核能行業創新工程、創新團隊、創新人物,展示核能行業篤行務實、追求卓越的精神,協會《中國核能》雜志從2021年第一期開始對核能科技獎部分獲獎的創新集體和創新個人進行綜合報道,以饗讀者。

▲課題組成員在一起
十年前,全球因受到福島核事故的影響而進入核電“冰凍期”。而如今,核電產業鏈迎來復蘇,我國核能行業蒸蒸日上。
十年前,中國核動力研究設計院在輻照效應研究方面剛剛步入正軌。而如今,研究領域已經涉及核燃料及材料輻照效應研究的全流程。
十年前,核燃料及材料輻照效應創新團隊還只是一個小小的課題組。而如今,已經成長為一支擁有50余位科研人員組成的專業隊伍。
二十一世紀以來,全球核反應堆技術朝著提高燃耗、降低成本、提高安全性的方向發展,各國也對核燃料及核材料提出了更高的要求。原子能之父費米曾說過:“核技術的成敗取決于材料在反應堆中強輻射場下的行為。”核燃料及材料的輻照效應如同“蝴蝶效應”的開端,集腋成裘,最終會影響到反應堆的運行安全及服役壽命。如今,核燃料及材料輻照效應已經成為進一步提升反應堆性能的瓶頸問題;同時,未來堆型核燃料及材料輻照效應研究幾乎還是空白,無法滿足我國全域核能應用需求。在國外核心技術壟斷的時代背景之下,如何在短時間內攻克輻照效應研究的關鍵技術,是解決我國新燃料、新材料研發中“卡脖子”問題的重要任務之一。由此,“核燃料及材料輻照效應研究創新團隊”應運而生。
伍曉勇是該創新團隊的奠基人,自1992年從蘭州大學畢業到核動力院工作以后,從事核燃料及材料輻照效應研究已將近30年。作為團隊的創建者,他曾兩次遠赴世界頂級輻照效應研究機構——法國Saclay研究所訪學,不斷學習國外先進技術。喜歡挑戰的他在帶領大家攻克一系列科學技術問題的同時,四川省杰出青年基金、院“杰出人物”等諸多榮譽接踵而至。現已經是裝發核動力技術專家組成員、核燃料及材料國家重點實驗室學術委員、中國核學會核材料分會理事、四川省核學會理事的他,幾十年如一日,特別注重知識的更新和團隊青年人才的培養。團隊成立之后,他先后培養了博士后2名、博士生2名、碩士生5名,現如今這些青年才俊已逐漸成為團隊的骨干。2018年,他帶領團隊聯合國內輻照效應研究的優勢力量,成功申報中國核學會輻照效應二級分會,并被推舉為常務副理事長,助力我國輻照效應研究領域趕超前沿。在大家的印象中,他在生活上總是待人謙和,但在工作上卻是十分細致、嚴格。他總是說,科學研究是一條充滿挑戰的道路,只有刻苦鉆研、不斷歷練,才能一路過關斬將,取得一點點進步。如同狼群的“頭狼”一般,他身體力行、率先垂范,“我喜歡挑戰,工作中沒有難題就沒有進取,一個人如果只圖清閑,那么惟一的辦法便是躺在墳墓里”。
團隊帶頭人溫榜于2006年畢業于天津大學,現任中國核學會輻照效應分會秘書長、反應堆燃料及材料重點實驗室副主任。他先后主持或參與國家級重點項目30余項,獲省部級以上成果獎勵9項。他在專業發展方面緊盯核燃料及材料輻照效應研究領域的前沿動態,指導年輕同志進行技術研究和知識積累;帶領團隊完成了多項重要科研生產任務,曾解決熱室在輻照效應研究方面存在的輻照后燃料元件燃耗非破壞性精細測量、新型燃料組件輻照后檢驗技術等技術瓶頸問題。溫榜回憶道:“團隊剛剛成立的那幾年是最難的時候。記得當時切割熱室重要設備曾三次發生故障,急難險重的任務接踵而至。為了保證科研工作進度,大家不顧切割熱室的輻射劑量是所有熱室中最高的,紛紛自告奮勇進入熱室搶修。”
溫榜認為,雖然由于工作涉及到放射性等問題,核燃料及材料輻照效應的研究和創新注定是艱苦的。但是“路雖彌,不行不至”。為了鑄國之利劍、保海疆之安寧,注定需要有人勇于犧牲自我、用熱血青春鑄就核動力的輝煌。
團隊的青年帶頭人吳璐2013年博士畢業于重慶大學材料科學與工程專業。那時,團隊正在慢慢建立高分辨率、高精度的掃描電鏡,很多設施設備甚至是國內首套,這對于他來說真是再好不過了。“如何能更深層次地看到缺陷,找到輻照效應的本質,這是我目前最想做的事情。”這就是他當年選擇加入團隊最直接的理由。在與烏克蘭國家科學院應用物理研究所(IAP)的一場交流會中,吳璐對于加速器輻照和多尺度數值模擬研究方向產生了濃厚的興趣,于是便帶領團隊成員張偉共赴戰火紛飛中的烏克蘭學習。當他們一起拿下相關核心技術的時候,輻照效應研究的新世界的大門打開了。果然,在他和整個團隊的不懈努力下,不僅引進了大量世界頂級的微觀表征設備,能夠從原子尺度探索和認知核燃料及材料輻照效應的微觀世界,甚至還有機會建成反應堆、加速器和數字化“三位一體”的輻照效應綜合研究平臺。目前,借助這些頂級實驗設備及研究平臺,吳璐已在核燃料與材料輻照效應領域發表學術論文50余篇。
核能行業篤行務實、追求卓越的精神鞭策大家在奮發有為的同時,更應該注重開拓創新,勇攀技術高峰。隨著團隊的進一步壯大,新鮮血液的涌入使得核燃料及材料輻照效應創新團隊取得了更多的成果。團隊核心成員雖然平均年齡不到35歲,但十年間已先后主持和主研包括預先研究項目、973、國防基礎科研計劃、國家自然科學基金、中國博士后基金、國家重點研發計劃等國家級重大項目20余項。在核材料及燃料輻照效應研究領域共發表論80余篇,其中SCI/EI近40篇,授權專利50多項,獲得國家科學技術進步獎二等獎1項,國防科工局、中核集團和中國核能行業協會科學技術進步獎20余項。
在成就面前,人們往往看到的是鮮花和掌聲,很難窺見榮譽背后的艱辛和汗水。團隊成立初期,中子輻照資源十分有限,輻照后樣品彌足珍貴,得到的實驗數據也不夠豐富。這些問題讓大家十分困擾,加班加點的工作也不能解決根本問題。大家苦思冥想,翻閱大量外籍資料,終于討論出解決方案,并在國內首創小試樣測試技術,該技術可以大大增加輻照試樣的數量,有效利用反應堆內的輻照空間,在節約研發成本的同時,還獲得了更加豐富和系統的數據。
在與國內外輻照效應專家的交流中,他們發現,在核燃料及材料數值模擬方面我國還做得遠遠不夠。美國、俄羅斯等發達國家已經初步完成了數字化虛擬輻照技術的建立,歐盟也成立了國際性的科學團體,采用多尺度數值模擬的方法進行第四代核材料的研制,美國能源部的CASL項目甚至已成功完成了虛擬反應堆全規模模擬。在這樣的國際形勢下,團隊成員一拍即合,大家一致同意“要與時俱進,開發屬于我們自己的軟件”。于是,在廣泛開展國內外合作的基礎上,團隊上下團結一心,初步建立了輻照后核燃料及材料輻照效應多尺度數值模擬技術體系,聯合開發了R2T-REx鋯基合金輻照效應仿真軟件V1.0。振奮人心的是,軟件的精確度達到了國際先進水平,可以輔助反應堆內中子輻照考驗等高成本試驗,大幅縮短研發周期和研發成本。
創新團隊在國內首次完整地實現池邊檢查技術在大型核商用反應堆的應用,打造了核電站反應堆的最強“心臟聽診器”。回想起在秦山現場池邊檢查項目部的那段日子,為了給大修節約時間,大家在現場不吃不喝、連續工作13小時以上。畢竟,每節約24小時就能為電廠減少8000萬元的損失。6月的浙江海鹽,濕度達到百分之百,現場溫度達到35度以上,悶熱潮濕的工作環境對人員和設備都是巨大的考驗,但是大家沒有絲毫懈怠。在完成工作任務的同時,不忘創新,在國內首創水下剪刀接觸式直徑測量技術、水下氣水擺動式格架測量技術、彈簧滑動式防碰撞測量技術等,測量精度達到國內領先地位。
現如今,在每一位成員的不懈努力之下,團隊已經對標國際,建成了較為完善的輻照效應研究技術體系,并成功解決了多個重大工程和科研項目中的關鍵難題。立志發展成為國內領先、國際一流的核燃料及材料輻照效應研究創新團隊,有信心、有能力為我國的核能技術發展做出新貢獻。2020年該團隊榮獲中國核能行業協會“核能科技獎”——創新團隊獎。未來,中國核動力研究設計院將持續推進模塊化熱室及熱室內設備的建設,加快建立輻照效應綜合研究平臺,繼續探索核燃料及材料的輻照效應,持續提升我國在核燃料及材料輻照效應研究方向的核心競爭力。