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核能科技獎(jiǎng)丨道阻且長(zhǎng),行則將至 ——記中國(guó)核動(dòng)力院核燃料及材料輻照效應(yīng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
時(shí)間:2021年06月03日 來(lái)源:《中國(guó)核能》 作者:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 信天緣 點(diǎn)擊量: 分享:

編者按:

2020年,中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)定出科技進(jìn)步獎(jiǎng)共76 項(xiàng),其中,一等獎(jiǎng) 6 項(xiàng)、二等獎(jiǎng) 19 項(xiàng)、三等獎(jiǎng) 51 項(xiàng);技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng) 2 項(xiàng),其中,一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)、二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng);企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程獎(jiǎng) 2 項(xiàng);創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng) 4 項(xiàng)( 其中 2 項(xiàng)并列第三 );青年優(yōu)秀創(chuàng)新人物 5 名。 

為進(jìn)一步弘揚(yáng)科學(xué)家精神和大國(guó)工匠精神,宣傳核能行業(yè)創(chuàng)新工程、創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新人物,展示核能行業(yè)篤行務(wù)實(shí)、追求卓越的精神,協(xié)會(huì)《中國(guó)核能》雜志從2021年第一期開(kāi)始對(duì)核能科技獎(jiǎng)部分獲獎(jiǎng)的創(chuàng)新集體和創(chuàng)新個(gè)人進(jìn)行綜合報(bào)道,以饗讀者。


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▲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(jìn)入核電“冰凍期”。而如今,核電產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)復(fù)蘇,我國(guó)核能行業(yè)蒸蒸日上。

十年前,中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院在輻照效應(yīng)研究方面剛剛步入正軌。而如今,研究領(lǐng)域已經(jīng)涉及核燃料及材料輻照效應(yīng)研究的全流程。

十年前,核燃料及材料輻照效應(yīng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)還只是一個(gè)小小的課題組。而如今,已經(jīng)成長(zhǎng)為一支擁有50余位科研人員組成的專業(yè)隊(duì)伍。

二十一世紀(jì)以來(lái),全球核反應(yīng)堆技術(shù)朝著提高燃耗、降低成本、提高安全性的方向發(fā)展,各國(guó)也對(duì)核燃料及核材料提出了更高的要求。原子能之父費(fèi)米曾說(shuō)過(guò):“核技術(shù)的成敗取決于材料在反應(yīng)堆中強(qiáng)輻射場(chǎng)下的行為?!焙巳剂霞安牧系妮椪招?yīng)如同“蝴蝶效應(yīng)”的開(kāi)端,集腋成裘,最終會(huì)影響到反應(yīng)堆的運(yùn)行安全及服役壽命。如今,核燃料及材料輻照效應(yīng)已經(jīng)成為進(jìn)一步提升反應(yīng)堆性能的瓶頸問(wèn)題;同時(shí),未來(lái)堆型核燃料及材料輻照效應(yīng)研究幾乎還是空白,無(wú)法滿足我國(guó)全域核能應(yīng)用需求。在國(guó)外核心技術(shù)壟斷的時(shí)代背景之下,如何在短時(shí)間內(nèi)攻克輻照效應(yīng)研究的關(guān)鍵技術(shù),是解決我國(guó)新燃料、新材料研發(fā)中“卡脖子”問(wèn)題的重要任務(wù)之一。由此,“核燃料及材料輻照效應(yīng)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”應(yīng)運(yùn)而生。

伍曉勇是該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的奠基人,自1992年從蘭州大學(xué)畢業(yè)到核動(dòng)力院工作以后,從事核燃料及材料輻照效應(yīng)研究已將近30年。作為團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)建者,他曾兩次遠(yuǎn)赴世界頂級(jí)輻照效應(yīng)研究機(jī)構(gòu)——法國(guó)Saclay研究所訪學(xué),不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。喜歡挑戰(zhàn)的他在帶領(lǐng)大家攻克一系列科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的同時(shí),四川省杰出青年基金、院“杰出人物”等諸多榮譽(yù)接踵而至?,F(xiàn)已經(jīng)是裝發(fā)核動(dòng)力技術(shù)專家組成員、核燃料及材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員、中國(guó)核學(xué)會(huì)核材料分會(huì)理事、四川省核學(xué)會(huì)理事的他,幾十年如一日,特別注重知識(shí)的更新和團(tuán)隊(duì)青年人才的培養(yǎng)。團(tuán)隊(duì)成立之后,他先后培養(yǎng)了博士后2名、博士生2名、碩士生5名,現(xiàn)如今這些青年才俊已逐漸成為團(tuán)隊(duì)的骨干。2018年,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)輻照效應(yīng)研究的優(yōu)勢(shì)力量,成功申報(bào)中國(guó)核學(xué)會(huì)輻照效應(yīng)二級(jí)分會(huì),并被推舉為常務(wù)副理事長(zhǎng),助力我國(guó)輻照效應(yīng)研究領(lǐng)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(xì)致、嚴(yán)格。他總是說(shuō),科學(xué)研究是一條充滿挑戰(zhàn)的道路,只有刻苦鉆研、不斷歷練,才能一路過(guò)關(guān)斬將,取得一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)步。如同狼群的“頭狼”一般,他身體力行、率先垂范,“我喜歡挑戰(zhàn),工作中沒(méi)有難題就沒(méi)有進(jìn)取,一個(gè)人如果只圖清閑,那么惟一的辦法便是躺在墳?zāi)估铩薄?/p>

團(tuán)隊(duì)帶頭人溫榜于2006年畢業(yè)于天津大學(xué),現(xiàn)任中國(guó)核學(xué)會(huì)輻照效應(yīng)分會(huì)秘書長(zhǎng)、反應(yīng)堆燃料及材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。他先后主持或參與國(guó)家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目30余項(xiàng),獲省部級(jí)以上成果獎(jiǎng)勵(lì)9項(xiàng)。他在專業(yè)發(fā)展方面緊盯核燃料及材料輻照效應(yīng)研究領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài),指導(dǎo)年輕同志進(jìn)行技術(shù)研究和知識(shí)積累;帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了多項(xiàng)重要科研生產(chǎn)任務(wù),曾解決熱室在輻照效應(yīng)研究方面存在的輻照后燃料元件燃耗非破壞性精細(xì)測(cè)量、新型燃料組件輻照后檢驗(yàn)技術(shù)等技術(shù)瓶頸問(wèn)題。溫榜回憶道:“團(tuán)隊(duì)剛剛成立的那幾年是最難的時(shí)候。記得當(dāng)時(shí)切割熱室重要設(shè)備曾三次發(fā)生故障,急難險(xiǎn)重的任務(wù)接踵而至。為了保證科研工作進(jìn)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(jìn)入熱室搶修?!?/p>

溫榜認(rèn)為,雖然由于工作涉及到放射性等問(wèn)題,核燃料及材料輻照效應(yīng)的研究和創(chuàng)新注定是艱苦的。但是“路雖彌,不行不至”。為了鑄國(guó)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(dòng)力的輝煌。

團(tuán)隊(duì)的青年帶頭人吳璐2013年博士畢業(yè)于重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)。那時(shí),團(tuán)隊(duì)正在慢慢建立高分辨率、高精度的掃描電鏡,很多設(shè)施設(shè)備甚至是國(guó)內(nèi)首套,這對(duì)于他來(lái)說(shuō)真是再好不過(guò)了?!叭绾文芨顚哟蔚乜吹饺毕?,找到輻照效應(yīng)的本質(zhì),這是我目前最想做的事情。”這就是他當(dāng)年選擇加入團(tuán)隊(duì)最直接的理由。在與烏克蘭國(guó)家科學(xué)院應(yīng)用物理研究所(IAP)的一場(chǎng)交流會(huì)中,吳璐對(duì)于加速器輻照和多尺度數(shù)值模擬研究方向產(chǎn)生了濃厚的興趣,于是便帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員張偉共赴戰(zhàn)火紛飛中的烏克蘭學(xué)習(xí)。當(dāng)他們一起拿下相關(guān)核心技術(shù)的時(shí)候,輻照效應(yīng)研究的新世界的大門打開(kāi)了。果然,在他和整個(gè)團(tuán)隊(duì)的不懈努力下,不僅引進(jìn)了大量世界頂級(jí)的微觀表征設(shè)備,能夠從原子尺度探索和認(rèn)知核燃料及材料輻照效應(yīng)的微觀世界,甚至還有機(jī)會(huì)建成反應(yīng)堆、加速器和數(shù)字化“三位一體”的輻照效應(yīng)綜合研究平臺(tái)。目前,借助這些頂級(jí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及研究平臺(tái),吳璐已在核燃料與材料輻照效應(yīng)領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。

核能行業(yè)篤行務(wù)實(shí)、追求卓越的精神鞭策大家在奮發(fā)有為的同時(shí),更應(yīng)該注重開(kāi)拓創(chuàng)新,勇攀技術(shù)高峰。隨著團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步壯大,新鮮血液的涌入使得核燃料及材料輻照效應(yīng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)取得了更多的成果。團(tuán)隊(duì)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(yù)先研究項(xiàng)目、973、國(guó)防基礎(chǔ)科研計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目20余項(xiàng)。在核材料及燃料輻照效應(yīng)研究領(lǐng)域共發(fā)表論80余篇,其中SCI/EI近40篇,授權(quán)專利50多項(xiàng),獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng),國(guó)防科工局、中核集團(tuán)和中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)20余項(xiàng)。

在成就面前,人們往往看到的是鮮花和掌聲,很難窺見(jiàn)榮譽(yù)背后的艱辛和汗水。團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也不夠豐富。這些問(wèn)題讓大家十分困擾,加班加點(diǎn)的工作也不能解決根本問(wèn)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(guó)內(nèi)首創(chuàng)小試樣測(cè)試技術(shù),該技術(shù)可以大大增加輻照試樣的數(shù)量,有效利用反應(yīng)堆內(nèi)的輻照空間,在節(jié)約研發(fā)成本的同時(shí),還獲得了更加豐富和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

在與國(guó)內(nèi)外輻照效應(yīng)專家的交流中,他們發(fā)現(xiàn),在核燃料及材料數(shù)值模擬方面我國(guó)還做得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。美國(guó)、俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)初步完成了數(shù)字化虛擬輻照技術(shù)的建立,歐盟也成立了國(guó)際性的科學(xué)團(tuán)體,采用多尺度數(shù)值模擬的方法進(jìn)行第四代核材料的研制,美國(guó)能源部的CASL項(xiàng)目甚至已成功完成了虛擬反應(yīng)堆全規(guī)模模擬。在這樣的國(guó)際形勢(shì)下,團(tuán)隊(duì)成員一拍即合,大家一致同意“要與時(shí)俱進(jìn),開(kāi)發(fā)屬于我們自己的軟件”。于是,在廣泛開(kāi)展國(guó)內(nèi)外合作的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)上下團(tuán)結(jié)一心,初步建立了輻照后核燃料及材料輻照效應(yīng)多尺度數(shù)值模擬技術(shù)體系,聯(lián)合開(kāi)發(fā)了R2T-REx鋯基合金輻照效應(yīng)仿真軟件V1.0。振奮人心的是,軟件的精確度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,可以輔助反應(yīng)堆內(nèi)中子輻照考驗(yàn)等高成本試驗(yàn),大幅縮短研發(fā)周期和研發(fā)成本。

創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次完整地實(shí)現(xiàn)池邊檢查技術(shù)在大型核商用反應(yīng)堆的應(yīng)用,打造了核電站反應(yīng)堆的最強(qiáng)“心臟聽(tīng)診器”?;叵肫鹪谇厣浆F(xiàn)場(chǎng)池邊檢查項(xiàng)目部的那段日子,為了給大修節(jié)約時(shí)間,大家在現(xiàn)場(chǎng)不吃不喝、連續(xù)工作13小時(shí)以上。畢竟,每節(jié)約24小時(shí)就能為電廠減少8000萬(wàn)元的損失。6月的浙江海鹽,濕度達(dá)到百分之百,現(xiàn)場(chǎng)溫度達(dá)到35度以上,悶熱潮濕的工作環(huán)境對(duì)人員和設(shè)備都是巨大的考驗(yàn),但是大家沒(méi)有絲毫懈怠。在完成工作任務(wù)的同時(shí),不忘創(chuàng)新,在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)水下剪刀接觸式直徑測(cè)量技術(shù)、水下氣水?dāng)[動(dòng)式格架測(cè)量技術(shù)、彈簧滑動(dòng)式防碰撞測(cè)量技術(shù)等,測(cè)量精度達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。

現(xiàn)如今,在每一位成員的不懈努力之下,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)標(biāo)國(guó)際,建成了較為完善的輻照效應(yīng)研究技術(shù)體系,并成功解決了多個(gè)重大工程和科研項(xiàng)目中的關(guān)鍵難題。立志發(fā)展成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的核燃料及材料輻照效應(yīng)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),有信心、有能力為我國(guó)的核能技術(shù)發(fā)展做出新貢獻(xiàn)。2020年該團(tuán)隊(duì)榮獲中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)“核能科技獎(jiǎng)”——?jiǎng)?chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)。未來(lái),中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院將持續(xù)推進(jìn)模塊化熱室及熱室內(nèi)設(shè)備的建設(shè),加快建立輻照效應(yīng)綜合研究平臺(tái),繼續(xù)探索核燃料及材料的輻照效應(yīng),持續(xù)提升我國(guó)在核燃料及材料輻照效應(yīng)研究方向的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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