投身核能报国家 开创核能新未来——记中国核能专家彭先觉院士
2020-04-19 22:19 访问量:864次

来源:微信公众号 中国科技投资

◎本刊记者 赵林

我国著名的原子核物理学专家、中国工程院院士彭先觉,曾经为我国的核武器事业做出了杰出贡献,近期又提出了和平利用核能的聚变—裂变新型混合堆方案,该方案有望为人类提供性能优良的千年能源,意义十分重大。

 

勇于开拓  致力核能事业

1959年,彭先觉考入哈尔滨军事工程学院原子能工程系,在这个被称为军事人才的“大熔炉”里历经了五年的洗礼。1964年秋,彭先觉离开校门,被分配到二机部九院理论部从事核武器的理论研究及设计工作。当年,我国第一颗原子弹爆炸成功,彭先觉深受鼓舞。他对自己的工作岗位很满意,决心要学以致用,积极投身到核事业中,为祖国的核武器研制大业贡献一份力量。这一入“核门”,就是数十载,他参与领导了我国第一代核武器和第二代核武器中多个重要型号氢弹主体的理论设计、试验和定型工作,是这些型号的主要技术负责人之一。

 

就这样,彭先觉将自己的智慧与才华,献给了祖国的核科技事业。他从一名年轻的科技人员,通过踏实与勤奋,成长为这一领域的学科带头人。在理论设计中,他提出的设计思想和技术途径,都富有创造性、先进性和实用性,是多项关键设计思想的提出者,为我国核武器设计达到世界先进水平作出了重要贡献。因此,他得到了各方面对他的肯定,他在技术上也越来越成熟,同时肩上的担子也越来越重。1991年,彭先觉被任命为研究所副所长,1995年,又调任中物院任副总工程师,同时兼任核试验专家组两组长之一。1999 年,他被任命为院科技委主任,同时兼任院科协主席和四川省科协副主席,同年当选为中国工程院院士。

 

追求知识和创新的道路是永无止境的,这一点在彭先觉的身上得到很好的验证。他是中国先进核武器研制的先驱者没错,但他却并不希望使用核武器,而是衷心希望核爆炸技术能够为人类未来的生存和发展作出重要贡献。从1993年起,他就开始关注核爆炸和平利用问题的研究,他与合作者一起提出“核爆聚变电站”概念。经多年研究,已经提出了解决问题的相应技术途径:他创造性地设计出了爆炸威力10ktTNT当量级烧氘核装置,聚变份额大于90%,可以把人类的供能时间提高至万年以上;通过爆洞和喷钠方式可以把爆炸能量安全地转变为热能和电能;可以利用爆炸释放的大量中子把钍-232变成铀-233,把铀-238变成钚-239,实现裂变材料的循环和增殖,并可以把获得的大量铀和钚用于热中子核反应堆。这种电站从实施上讲,所有环节都在宏观的可控制的范围之内,没有特别多物理性难题。与其他聚变能源途径相比,核爆聚变能源有技术相对简明、造价低廉、利于实施的明显优势,最重要的是它能为人类提供长久的能源供给。

 

造福人类  创新未来能源

彭院士见证了新中国六十年来的发展与繁荣,对于“国家”两字,早已刻进了心中。他始终在强调一点:紧跟国家重大战略需求做研究。近年来,彭先觉将研究重点放在了为发展祖国的核电事业上,为解决能源问题献计献策。他说,“只想在自己的能力范围内,为国家、为社会的发展做一点贡献。”

 

彭先觉说,当今世界面临着严重的能源、环境、气候问题,最根本的原因就是过度地依赖化石能源。而化石能源是有限的,百年之后又将面临枯竭,人类迫切地需要新的替代能源。针对于此,基于他在核武器、聚变及裂变能源、Z箍缩等诸多方面长期积累的知识和探索研究获得的成果,2008年他提出了把聚变和裂变巧妙结合在一起的核能源方案,即“Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)”,这个设计方案主要包含3个部分:Z-箍缩驱动器、聚变靶及爆室、次临界能源堆。到2016年底,它的研究团队已对Z-FFR所涉及的各个方面,进行了非常深入的理论 、设计和部分分解实验研究,完善了设计方案,重要的是并未发现方案在物理、技术、工程、材料等诸方面有不可逾越的障碍。该方案利用次临界能源堆对聚变能的放大作用(20倍左右),可大幅度降低对聚变中子源强度的要求,为聚变技术应用于能源的可行性创造了条件;而大量聚变中子的加入,又为改进或去除裂变堆的缺点提供了可能。据彭先觉介绍,“Z-FFR充分体现了聚变和裂变优势互补的特点,大大提高了核能的安全性,没有临界安全问题,也完全避免了余热安全问题;提升了经济性,100万千瓦堆建造成本预计在30亿美元;增加了持久性,铀、钍资源利用率可达90%以上,可为人类供能数千年;体现了环境友好性,核废料很少,易处置,因而它是具有极强竞争力的未来能源。”这个极富创新性的概念得到业内越来越多专家的认同。

 

基于项目的特点和重要意义,彭先觉团队提出了研究发展路线图:2025年前是关键技术攻关阶段,希望建成50兆安左右的驱动器以验证聚变;2025年到2035年为技术集成和功能演示阶段;力争2035年左右进行百万千瓦级混合堆工业应用演示。届时,这个系统可以较快成为未来基荷能源的主力,并为人类一揽子解决能源、环境、气候问题做出重要贡献。

 

回顾五十年核能科研路,彭先觉感慨万千,从少年弱冠到中年不惑,他将自己最美好的青春献给了衷情的核科研事业。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,他谦虚地认为,在追求知识、探索创新的道路上,自己只迈出了小小的一步,穷尽一生才是心中所望。

 

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”,现如今已经年逾古稀的彭先觉院士,面对全球日益紧张的能源问题,他以血肉之躯中的钢铁意志,依然奋战在核能研究第一线,在他所专注的核能开发和利用领域,他是一个“先知先觉先行者”,正在中国核电技术走向世界的道路上砥砺前行。他所进行的科研事业,不仅仅为了使中国变得更加强大,也是为了创造人类未来可持续发展的新能源,更是为了核能在世界和平事业中做出更大的贡献。

 

 

 

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