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王大中:做科研,是一种爱国方式

来源:中国科学报2024-03-28 09:34

  2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。这是中国科学院院士王大中被授予2020年度国家最高科学技术奖后,获得的又一殊荣。

  王大中,一个中国乃至国际核能领域发展绕不开的名字。从上世纪60年代新中国首座自行设计与建造的屏蔽试验反应堆,到上世纪90年代一体化自然循环核供热堆,再到新世纪模块式球床高温气冷堆,王大中及其团队主持研究、设计和建造的3个核反应堆推动了中国以固有安全为主要特征的先进核能技术研究从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展。

  这一路上,王大中用勇攀高峰的科学精神照亮未知。在他心中,科学研究是一件值得用一辈子追求的事情,更是自己赤心报国最好的方式。

  “200号”里立初心

  核能研究和发展对保障国家能源安全、优化能源结构、提升装备制造业水平等具有重大意义。1955年,我国就作出开发核能的战略部署。

  1958年,清华大学向国家提出的自行设计和建造一座屏蔽试验反应堆的方案得到批准。这是新中国第一座自主设计与建造的核反应堆,其最初在校内基建项目中的工程编号为“200号”。

  同一年,作为我国首批反应堆工程专业学生,23岁的王大中从清华大学工程物理系毕业,并留校工作,跟着大部队参与到这项任务中。

  在时任总工程师吕应中的带领下,这群年轻人怀着满腔热血,毅然奔赴燕山脚下。

  对于当时吃住都在马棚里的师生,考验他们的不是周遭的生活环境,而是有限的科研条件。大家手边连一张完整的参考图纸都没有,也缺少关键部件的计算和工艺说明书,更不用说先进的仪器、设备了。不仅如此,研究场地也得靠自己建:重修水渠、架设高压供电线路、挖地基搞土建……

  齿少气锐,勇于立事。如此状况下,一群只有理论基础的学生在实践中不断摸索前进。

  王大中最初参与的任务是制作反应堆工程的模型。

  从马粪纸模型开始,到三合板模型,再到有机玻璃模型,他和老师、同学们不停讨论、查资料、设计和验证……终于,一个长、宽、高各约2米的玻璃模型制作完成,反应堆堆芯、各种工艺系统管道和建筑结构清晰可见。

  经过6年奋战,1964年9月底,清华大学屏蔽试验反应堆建成。据统计,建堆过程中,他们共突破技术难关37项、自制仪器设备67种、建立专业实验室11个。实验基地建成后,吸纳了多所院校900多名原子能相关专业的师生,为我国核能事业的发展培养、储备了人才。

  “200号”后来成为这个基地以及清华大学核研院的代号。它象征了一段青春与奋斗的征程,更成为清华大学的一个精神符号。

  正是经过了那一次“建堆建人”的历练,王大中积累了不少实践经验,为往后的科研之路打下了坚实的基础。对他而言,这段岁月更化作内心长久且稳定的精神“核动力”。

  荣获国家最高科学技术奖后,王大中在接受媒体采访时再次回首初心。他说,这份荣誉属于集体,属于所有知难而进、众志成城的“200号”人,也属于所有爱国奉献、努力拼搏的科技工作者。

  跳起摘取“核安全”果子的人

  1979年,美国三里岛压水堆核电厂发生的重大安全事故给世界核动力研究带来警示。王大中敏锐意识到了“安全性”的重要意义,紧紧抓住这一核能发展的“生命线”。

  上世纪80年代初,经学校选拔前往德国学习的王大中,选择了具备固有安全性这一特点的“模块式高温气冷堆”进行探索。尽管同行对此并不看好,但王大中依然坚持。经过反复的计算、设计、分析、比较……做了上百个方案后,他创造性地提出环形堆芯的新概念,并将单堆功率从20万千瓦提升至50万千瓦。

  这一方案得到了德国业内人士的高度赞扬,相关技术也获得了德国专利。王大中的故事——“中国人实现了一个奇迹”更是见于国外报端。

  不过,王大中并未止步于此。学成归国后,为响应国家需要,上世纪80年代中期,从立项报告到方案设计再到工地建设,王大中全程负责低温核供热试验反应堆的研究和运行。

  科学论证过程中,他专程带队去欧洲考察,最终选择壳式一体化自然循环水冷堆路线。1989年,5兆瓦低温核供热堆建成并投入功率运行,这是全球首座一体化自然循环水冷堆,首次采用新型水力驱动控制棒,具有良好的非能动安全性。

  如今回看,这一路线的选择体现了王大中的远见卓识。21世纪以来,一体化自然循环已成为国际上小型轻水核反应堆发展的主要技术方向之一,在小型核能发电、热电联产、核能供热、海水淡化等方面有极为广阔的应用前景。

  当世界核能发展陷入低潮,王大中瞄准固有安全再次作出部署:一是模块式球床高温气冷堆堆型;二是从小规模试验堆到全尺寸工业示范电站的发展路线;三是坚持自主创新。

  在“863”计划的支持下,王大中带领团队开始研发10兆瓦模块式球床高温气冷堆。这又是一个“从0到1”的过程。高温气冷堆需要耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件,制造难度极高。

  刚立项时,团队为此犯了难:到底是购买国外的,还是自己研发?经过多次论证,王大中决定,要将模块式球床高温气冷堆的关键核心技术牢牢掌握在自己手中。

  王大中再次创造了奇迹。他带领团队批量生产出的两万个燃料球可耐受1600℃高温,能把放射性物质牢牢“包裹”在其中,保证了反应堆安全,产品合格率高达98.1%,质量达到世界先进水平。

  2000年,10兆瓦高温气冷堆建成,成为世界首座模块式球床高温气冷堆,对破解核安全这一世界难题具有重要意义。在10兆瓦高温气冷堆基础上,王大中还积极推进单一模块反应堆功率放大25倍、世界首座工业规模的模块式高温气冷堆核电站的建设,为高温气冷堆从实验走向实际应用作出了贡献。

  说起做科研的心得,王大中经常强调“跳起来摘果子”。目标定低了,“果子”易被他人摘走,目标太高,欲速则不达,所以“跳起来够得着”最合适。

  而在坚持向上跳的过程中,他坚守初心,重一分务实、轻一分务名,破土凌云节节高,让中国核能研究发展在世界范围内从“跟跑者”变为“领跑者”。

  “大中校长”为国育英才

  1994年,王大中被任命为清华大学校长。一接任,他就拿出了做科研时攻坚克难的决心。

  他花了半年时间,带着学校机关人员跑遍了全校各院系和主要部处,“把脉”学校发展状况。他还参加考察团,向美国若干所世界一流大学“取经”,积累办学心得。

  每年年初,他都会召集校领导开一场讨论会,让大家说一说清华大学与其他著名大学或兄弟院校相比,有哪些不足、需要怎么做……许多决策和改进,在讨论中有了眉目。

  他经常骑着一辆“除了车铃不响哪儿都响”的旧自行车,穿梭于校园。只要有教职工招手并唤一声“大中校长”,王大中便会停车,以拉家常的方式听取关于学校建设的意见。

  在他任期内,清华大学确立了向“综合性、研究型、开放式”大学转变的办学思路,初步明确了“高素质、高层次、多样化、创造性”的人才培养目标。

  围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。

  清华大学从人事管理体制改革和办学条件改善等方面入手,进一步优化了师资队伍;同时,面向世界广纳英才,请来了杨振宁、林家翘、姚期智等一批“大师”前来讲学。

  王大中同样重视“大楼”。上任后不久,他就主持了清华史上的第八次校园规划并顺利完成。在为师生创造良好教学研究环境的同时,他更注重校园特色和风格的打造,在有形的建筑中体现清华的文化和传统。

  大学精神被王大中认为是“大学的灵魂和动力”。王大中任期内,学校大礼堂穹顶上方“自强不息,厚德载物”的校徽重现,承载学校文化和精神的校训得以回归。

  针对学校人才培养中出现的问题,他因势利导,加快课程结构调整和教学内容更新,加强教师责任心和教学过程管理等。为了满足国家的人才急需,他采取招收培养定向生、国防生等措施,向地方和重要单位输送人才。

  王大中始终不忘教育者的本心。获颁国家最高科学技术奖后,王大中和夫人高祖瑛决定将国家和学校给予的全部奖金捐赠给清华大学教育基金会,设立“王大中奖学金”,以鼓励后辈成才报国。(记者 杨晨 陈彬)

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