快堆(快中子反應(yīng)堆)，是世界上第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的主力堆型，是世界核能發(fā)展的必然選擇，也是我國“熱堆、快堆、聚變堆”核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略中的關(guān)鍵一環(huán)。

1987年，為響應(yīng)國家“863”計(jì)劃發(fā)展快堆的需求，中國原子能科學(xué)研究院成立了快堆總體室(堆芯室前身)，首任室主任正是我國快堆事業(yè)的開拓者和奠基人之一的徐銤院士。自成立之日起，創(chuàng)新，就成為堆芯室永恒的座右銘。作為我國唯一一支從事液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的自主化、專業(yè)化、規(guī)范化團(tuán)隊(duì)，核工程設(shè)計(jì)研究所堆芯室堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國內(nèi)數(shù)種尖端堆型的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多種快堆堆芯、多類型特種核動力堆芯、多用途研究堆堆芯設(shè)計(jì)研發(fā)的新跨越，為我國先導(dǎo)性、工程性核能發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2024年2月，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)被中核集團(tuán)授予2022-2023年度“奮進(jìn)中核人”榮譽(yù)稱號。

堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)

設(shè)計(jì)之路惟創(chuàng)新者勝

工程設(shè)計(jì)之路，惟創(chuàng)新者進(jìn)，惟創(chuàng)新者強(qiáng)，惟創(chuàng)新者勝。

堆芯設(shè)計(jì)是反應(yīng)堆設(shè)計(jì)體系中最前端的核心單元。堆芯組件是快堆中最為核心的關(guān)鍵部件之一，被譽(yù)為快堆的“心臟”。

我國第一座快堆——中國實(shí)驗(yàn)快堆的控制棒組件，采用的是傳統(tǒng)的一體式結(jié)構(gòu)，雖然可靠性高，且具有充足的使用經(jīng)驗(yàn)，但若應(yīng)用于大型快堆，勢必會增加堆芯高度，從而大大增加反應(yīng)堆的制造成本。為解決成本難題，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從“零”開始摸索，堆芯組件設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人蘇喜平一邊組織設(shè)計(jì)人員開展細(xì)致研判，一邊咨詢專家意見，最終決定從既保證堆芯安全又保證經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，創(chuàng)新性提出采用新型的分體式結(jié)構(gòu)。

團(tuán)隊(duì)成員開展六角管材料研發(fā)

然而，新的問題也隨之而來。由于并沒有可參考的設(shè)計(jì)文件及經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)成員只能從頭開始設(shè)計(jì)、反復(fù)論證，好不容易解決了燃料組件高度問題，卻又卡在了提高設(shè)計(jì)可靠性的問題上。曾有團(tuán)隊(duì)成員將這項(xiàng)工作比喻為“在茫茫暗夜中尋找微弱的希望火種”，只有“敢為人先”才能離成功更近一步。在這個過程中，團(tuán)隊(duì)曾嘗試了數(shù)十種方案，但都不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)工作舉步維艱，壓力與焦慮籠罩在所有人心頭。

“難道真的就沒有解決辦法了嗎?”偌大的會議室鴉雀無聲。正當(dāng)大家冥思苦想之時，有人按起了手中的圓珠筆，“咔嗒，咔嗒……”，好似在排解心中的苦悶。而正是這清脆又微不足道的聲音，瞬間喚醒了團(tuán)隊(duì)里年輕小伙劉川川的靈感。

“咱們要不試試借用圓珠筆的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)控制棒組件?這樣既可以避免在封閉的堆本體里尋找方向，還能準(zhǔn)確地將組件安裝進(jìn)去。”

“是個好想法!先畫出來看看是否可行。”

得到蘇喜平的肯定，劉川川很快畫出結(jié)構(gòu)的三維圖。大家通過無數(shù)次的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，證明了這一設(shè)計(jì)的可行性。這之后，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)又乘勝追擊，成立勞動競賽班組，加班加點(diǎn)，在很短的時間內(nèi)開發(fā)出一套具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的可適用于快堆模塊設(shè)計(jì)的專用軟件，為我國快堆事業(yè)發(fā)展提供了必要的軟件支撐。

突擊隊(duì)旗幟在工程攻堅(jiān)的陣地上飄揚(yáng)

回首向來蕭瑟處，雖有風(fēng)雨總會晴。

快堆工程建設(shè)從來不是一馬平川，面對任務(wù)難度大、時間緊等困難，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以推進(jìn)工程建設(shè)為中心，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，及時抽調(diào)物理、熱工、組件、屏蔽、源項(xiàng)等相關(guān)專業(yè)骨干成立快堆工程青年突擊隊(duì)，開啟了在工程現(xiàn)場與相關(guān)單位聯(lián)動計(jì)算的“白加黑”工作模式，整個團(tuán)隊(duì)數(shù)月奮戰(zhàn)，加班加點(diǎn)，創(chuàng)新性提出“熱態(tài)安裝”方案，成為國際上快堆建設(shè)工程的先例。

團(tuán)隊(duì)成員開展技術(shù)攻關(guān)

為保證設(shè)計(jì)結(jié)果計(jì)算的準(zhǔn)確性，突擊隊(duì)始終堅(jiān)持“背靠背”的計(jì)算方式，即由兩個計(jì)算小組分頭計(jì)算，各小組在獲得同樣的計(jì)算輸入后，采用相同的計(jì)算方法獨(dú)立完成整個計(jì)算過程。待各自得出計(jì)算結(jié)果后，進(jìn)行比對，若二者一致，則可確認(rèn)計(jì)算是正確、可信的。

經(jīng)過幾個星期廢寢忘食、通宵達(dá)旦的努力，兩個小組終于得出初步的計(jì)算成果：整個加熱過程中的結(jié)果基本一致，僅在后期有微小差別。得知這個結(jié)果的那一刻，很多成員都忍不住激動得歡呼起來。

然而，突擊隊(duì)負(fù)責(zé)人周志偉卻依然保持著以往的冷靜。一向謹(jǐn)慎細(xì)微的他，仔細(xì)復(fù)盤著兩項(xiàng)數(shù)值的計(jì)算流程，并從中發(fā)現(xiàn)了端倪：“如果兩個小組的計(jì)算輸入、方法完全一致，那么二者的結(jié)果應(yīng)該一模一樣。而目前的結(jié)果說明，兩個小組中至少有一個的計(jì)算結(jié)果是有問題的。”

周志偉的話如同一盆冷水，使大伙兒從短暫的喜悅中清醒過來。

但他們并沒有泄氣，而是立刻查驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裼姓`。經(jīng)過數(shù)天的細(xì)致查驗(yàn)，其中一個小組發(fā)現(xiàn)，原來是該組的計(jì)算模型中一個流道的參數(shù)輸入有誤，從而導(dǎo)致了兩者的差異。將該參數(shù)輸入正確后，兩個小組的計(jì)算結(jié)果完全一致!

無論多小的問題，都要拼盡全力去解決，只為保障工程的安全穩(wěn)定實(shí)施，這就是堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所堅(jiān)守的信念。

在堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中，還有一支富有創(chuàng)造力的突擊隊(duì)——“齊‘芯’協(xié)力”青年突擊隊(duì)。在面對一項(xiàng)重大節(jié)點(diǎn)任務(wù)的嚴(yán)峻考驗(yàn)時，突擊隊(duì)隊(duì)長王事喜帶領(lǐng)大家在充分考慮各系統(tǒng)參數(shù)和外部系統(tǒng)耦合關(guān)系的同時，克服了多專業(yè)技術(shù)參數(shù)決策協(xié)調(diào)、各專業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度迭代復(fù)雜等困難;團(tuán)隊(duì)內(nèi)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的郭春秋總是能在大家遇到困惑時，很快找準(zhǔn)技術(shù)突破方向;為解決現(xiàn)場、單位兩地聯(lián)合辦公的困難，副隊(duì)長肖宇白主動請纓赴工程現(xiàn)場參加集中設(shè)計(jì)……他們的勇于擔(dān)當(dāng)、協(xié)同攻堅(jiān)，有力推動了項(xiàng)目按進(jìn)度保質(zhì)保量完成。而通過工程設(shè)計(jì)的歷練，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中成長起一批主動作為、迎難而上的青年骨干。

設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂，但將圖紙變成現(xiàn)實(shí)的過程中，會經(jīng)歷很多難以預(yù)料的困難和挑戰(zhàn)。調(diào)試任務(wù)則成為檢驗(yàn)堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)工作成效的一場大考。堆本體氣體加熱試驗(yàn)、物理啟動試驗(yàn)、全堆芯流量分配試驗(yàn)、熱平衡試驗(yàn)、各功率臺階堆芯溫度變化預(yù)測及核算……一系列關(guān)鍵試驗(yàn)驗(yàn)證過程荊棘密布，每一項(xiàng)試驗(yàn)都事關(guān)工程成敗。

“只要做好了充分的準(zhǔn)備，任何難題都可以迎刃而解!”對于這支事不避難、勇?lián)厝蔚膱F(tuán)隊(duì)來說，困難反而是點(diǎn)燃大家奮斗原動力的那簇火焰。

堆芯一回路系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師馮預(yù)恒曾連續(xù)駐場超過半年，帶領(lǐng)堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)全體深入工程一線，扎根調(diào)試現(xiàn)場，開展集中趕工。為保證調(diào)試進(jìn)度及質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)采取“5+2，白+黑”工作模式，不但白天晚上參與調(diào)試倒班，而且在倒班結(jié)束后連夜進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，為解決關(guān)鍵問題甚至連續(xù)40小時不眠不休，以最快速度給出下一步調(diào)試方向。當(dāng)工程面臨巨大技術(shù)難題時，團(tuán)隊(duì)中的一對伉儷林超、張婷“舍小家顧大家”，義無反顧共同趕赴項(xiàng)目現(xiàn)場，攜手為快堆工程的順利推進(jìn)貢獻(xiàn)力量。

為實(shí)現(xiàn)快堆夢奉獻(xiàn)光與熱

中國實(shí)驗(yàn)快堆

三十余載初“芯”不改，三十余載砥礪奮進(jìn)。伴隨著我國快堆的從無到有，作為快堆工程技術(shù)領(lǐng)域龍頭科室的堆芯室，已走過三十余年的崢嶸歷程。徐銤院士“一生只做一件事”的堅(jiān)守，以及老一輩快堆工作者敢為人先、不懼困難、不言放棄的精神，不斷激勵著一代又一代快堆人在急難險重的工作任務(wù)中奮勇向前。

徐銤院士的學(xué)生胡赟，現(xiàn)在不僅是堆芯室副主任，還是院學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，他將老師視作自己的榜樣，一直在設(shè)計(jì)、研究以及教學(xué)領(lǐng)域辛勤耕耘。“徐老師對快堆的堅(jiān)定執(zhí)著是我人生事業(yè)的指路明燈，對待工作的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致是我終身學(xué)習(xí)的典范，樂觀向上的精神是我不斷前行的動力。”

來到原子能院工作十年有余的馮偉，在幾代前輩的指導(dǎo)和帶領(lǐng)下，已從職場新人逐漸成長為堆芯設(shè)計(jì)研發(fā)領(lǐng)域的核心人才。目前，他正帶領(lǐng)著青年項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全力以赴完成國家賦予的重任，努力將涌動在原子能院人血脈里的基因繼續(xù)傳承下去。

從清華園到原子能院，霍興凱從畢業(yè)那天起就與快堆結(jié)下了不解之緣。十年光陰彈指一揮間，如今的他已成長為承擔(dān)物理設(shè)計(jì)重任的負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投入到多項(xiàng)重大工程的研究設(shè)計(jì)、技術(shù)支持中。他說，“每次在各種場合講解快堆時，我腦海里首先浮現(xiàn)的永遠(yuǎn)是我剛來原子能院時，坐在臺下，帶著懵懂、崇敬的目光望著臺上徐院士熱情演講的情形。”

“90后”張志明是團(tuán)隊(duì)里公認(rèn)的“點(diǎn)子大王”，他創(chuàng)新性地采用蒜槽型結(jié)構(gòu)進(jìn)行燃料組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了焊接工序，縮短了組裝時間，大大降低了制造成本。

同樣年輕的楊睿主要從事反應(yīng)堆物理計(jì)算軟件研發(fā)工作，在短短的幾年時間里，就成長為中核集團(tuán)青年英才啟明星項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，并參與了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重要項(xiàng)目。

“徐銤院士及老一輩科技工作者在當(dāng)年那么艱苦的條件下都可以堅(jiān)守快堆事業(yè)，我們新一代科技工作者更要有永不言敗的意志，心系國之大者，牢記肩負(fù)的使命，為中華民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)力量。”這是堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)每一個人發(fā)自肺腑的心聲，也是他們用實(shí)際行動踐行的承諾。

一路奮斗一路歌，在快堆建設(shè)與發(fā)展前進(jìn)的道路上，堆芯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)接下前輩手中的接力棒，不斷續(xù)寫著獨(dú)屬于堆芯人的奮斗史。他們在各類尖端堆型設(shè)計(jì)中不斷發(fā)力，面對幾乎沒有國內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)參考的鉛鉍快堆設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)在不到四個月的時間里完成了堆芯設(shè)計(jì)，多項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平;對于我國核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略第二步的高級階段和必然選擇——“一體化閉式循環(huán)先進(jìn)快堆核能系統(tǒng)”這片核工程領(lǐng)域尚未實(shí)踐的藍(lán)海，團(tuán)隊(duì)更是作為探路先鋒，做出了許多突破性設(shè)計(jì)并取得階段性成果，逐漸將人類對能源無限利用的向往一步步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

相信勇于創(chuàng)新、自強(qiáng)不息的他們，未來也一定能夠跨過一道道溝壑，綻放出一朵朵絢麗的創(chuàng)“芯”之花。