一根线接错,可能拖慢整台大科学装置的调试;一段管路冻堵,也可能让十多年攻关走到最紧张的关口。
在上海光源和钍基熔盐堆两个重大工程中,中国科学院上海应用物理研究所的科研团队一次次面对这样的细节考验。所长戴志敏是这支队伍的重要带头人之一,也是在关键时刻稳住方向的人。近日,戴志敏入选“最美科技工作者”。透过他的经历,能看见一支上海科研团队如何把国家需求落到图纸、设备和戈壁滩上的工程现场。
十万根线,练出大科学工程能力
上海光源,是这支队伍参与建设的第一项“大事业”。
上世纪90年代,上海光源项目启动前后,一批年轻科研人员进入队伍。那时,中国第三代同步辐射光源建设基础还不厚,团队年轻,任务却很重。戴志敏是第一批参与者之一,后来担任上海光源工程储存环分总体负责人。对团队来说,这不只是建一台装置,更是学习如何组织一项大科学工程:物理设计、设备研制、安装调试、测控系统,每一个环节都要连成整体。
2009年4月29日,上海光源工程竣工,创造了同类大科学装置建设速度的世界纪录:60小时实现储存环束流储存,3年内完成从破土动工到出光。成为国际领先的第三代同步辐射光源,也为我国后续同步辐射光源集群建设积累了技术与人才。
上海光源和钍基熔盐堆资深工程师金江记得,戴志敏常说两句话,一句是“能赶上国家给的重大科学工程的机会不容易,要珍惜,我们要好好干”;另一句是“细节决定成败”。这两句话后来几乎成了团队的工作方法。“上海光源储存环里有数百块磁铁、数百台机柜和大量测量元件,线缆粗细不一,加起来约有10万个接头。”调试前,团队一边安装一边反复核查,最终没有因为接线错误影响调试。
这样的工程能力,不是靠一次冲刺形成的。调试前有预安装、试安装,关键设备有反复验证,设计人员、工艺人员、安装人员在同一个目标下不断磨合。金江说,上海光源创造“速度”,并不只是因为赶工加班,更是因为前期技术准备扎实。“那些不容易被外界看见的台架实验、预装验证和反复排查,才保障了最后的工程进度。”
一炉熔盐,闯进技术无人区
上海光源建成后,团队又迎来一次更大的转向。
2009年前后,面向国家能源安全和可持续发展需求,中国科学院部署钍基熔盐堆核能系统研究。对应物所来说,这项任务几乎是从零起步。钍基熔盐堆需要解决材料、化学、装备、核安全、工程集成等一连串难题。高温熔盐腐蚀是世界性难题,液态燃料在高温熔融状态下循环,设备要重新摸索。
2011年,团队先在上海开展基础科研攻关。2019年,项目在甘肃武威选址成功,实验堆建设才真正落到戈壁滩上。它不仅用工程装置验证钍作为核燃料的可行性,也为我国探索符合资源禀赋特征的先进核能路线打下基础。
这不是某一个学科能够独立完成的任务。材料团队要解决高温合金、熔盐和石墨问题,机械团队要把关键设备做出来,物理设计团队要把堆型方案算清楚,安全评审团队要面对几千个核安全专家问答,安装和调试团队则要在现场把一项项设计变成可以运行的设备。有人长期驻守甘肃,有人奔走于企业和园区之间,有人在上海反复做台架实验。每一个环节都不显眼,但任何一个环节掉链子,工程都走不下去。
钍基熔盐堆不是单点突破,任何一个材料指标、设备参数、工艺细节,都可能影响整套系统能否建成。材料研究部主任、所务委员黄鹤飞记得,材料曾是最“卡脖子”的环节之一。2016年,戴志敏带着材料团队到甘肃一家企业谈石墨材料开发。黄鹤飞原以为总体负责人未必熟悉材料细节,但交流中发现,戴志敏对材料性能需求和指标设置都很清楚。这种“懂总体,也懂细节”的要求,后来成为团队推进工程的重要支撑。
到百兆瓦级钍基熔盐堆关键技术攻关阶段,合金材料又要向更大规格挑战。企业有压力,团队也有压力。戴志敏带队前往企业沟通,争取合作,把关键任务继续往前推。对这支队伍来说,上海的科研组织能力、企业的工程制造能力、甘肃现场的建设能力,必须在同一条链条上衔接起来。
戈壁现场,打造一支能打“硬仗”的队伍
真正考验团队的,是工程现场。
2023年6月,钍基熔盐实验堆获得运行许可证后,迎来首次加料操作。地下14米的设备间里,温度超过40摄氏度,科研和工程人员穿着防护服,衣服早已被汗水浸透。就在这一关键节点,熔盐在局部管段意外凝固,通往堆芯的输运通道被阻断。团队为此已经并肩奋战13年,谁都清楚,这不是一个小故障。
现场没有慌乱失控。戴志敏和徐洪杰老所长现场组织大家分析温度曲线和相关数据,一边抢修,一边启动备用方案。团队成员后来回忆,那一刻,戴志敏没有急躁,也没有责备,而是把所有人拉回到问题本身:看数据、找原因、想办法。“戴所和徐所在现场,我们心里就有底、就踏实,他就是我们的‘定海神针’。”这正是重大工程里最需要的稳定感:关键时刻有人稳住方向,团队才有信心继续往前。
类似的现场并不少见。实验堆设备间温度很高,工人需要在地下空间反复拆装、调试。一次抢修中,戴志敏从下午两点一直守到晚上九点多,团队最终把原本可能需要两天完成的任务提前解决。熔盐机械研究部主任李志军说,“主帅站到一线,现场人员的状态就会不一样。”这样的带队方式,也让年轻科研人员在一次次现场问题中学会了如何面对工程不确定性。
甘肃基地远离上海。施工调试期间,团队长期驻守戈壁,春节也不停工。多名同事回忆,那几年戴志敏每年春节都会到现场陪大家过年。几百名科研人员、工程人员、安装人员在艰苦环境中形成了一种共同体感:白天一起攻关,晚上一起调整状态,“苦是真的,但这个事业也是值得的。”
2023年10月11日,钍基熔盐实验堆首次临界成功。现场掌声和欢呼声响起,许多人流下眼泪。那一刻属于整个团队,属于长期驻守戈壁的一线人员。戴志敏曾说:“我没有犹豫,国家有需求,我就做。”这句话放在团队身上,同样成立。正是这支队伍,把国家需求拆成一项项具体任务,写进十万根线缆,也写进一炉高温流动的熔盐里。
作者:许织
本文获得上海科技发展基金会支持