杨关
核物理所在“十三五”及之后的一段时期里机遇和挑战并存,抓住机遇,做强自己是应对挑战的正确策略。
在中国北京房山,有一座原子科学城。
中国原子能科学研究院(以下简称“原子能院”)核物理研究所(以下简称“核物理所”)就坐落在这里。
进入二十一世纪,以兴建若干大科学工程为标志,国际上核物理学科正在发展和面临重大的突破,并继续对各国的国防、能源与交叉学科的发展起着重要的推动作用。
怀着崇敬的心情和对我国核物理研究发展现状探究的期待,我们对核物理所所长陈东风进行了专访——
从“两弹一艇”走来的核物理所
陈东风研究员,核物理所所长。他先后主持了国家自然科学基金、国防预研、国防基础等多项课题,担任国防科工局核能开发“中国先进研究堆储氢材料技术研究”项目负责人,国家自然基金委重大仪器研发项目“中国先进研究堆中子极化装置方法学研究”负责人,国家“973”项目“中国先进研究堆中子束应用关键技术”首席科学家。陈东风目前还担任国际辐射学会理事、亚洲大洋洲地区中子散射学会副主席、中国核物理学会秘书长、中国物理学会中子散射专业委员会副理事长、中国物理学会同步辐射专业委员会常委、中国无损检测学会应力测试专业委员会常委,是国务院特殊政府津贴获得者。
陈东风的父亲也是原子能院的核物理科学家,作为核物理事业的传人,谈起核物理所的发展历史,陈东风如数家珍。
1950年建立的中国科学院近代物理研究所(1958年改名为原子能研究所),汇集了一大批科学家,他们中间有:实验物理学家王淦昌,物理学家彭桓武,实验物理学家、宇宙线和加速器专家赵忠尧、肖健、何泽慧、杨澄中、陈奕爱、戴传曾、梅镇岳、张文裕、汪德昭、谢家麟、李整武、郑林生、丁渝、张家骅,理论物理学家邓稼先、胡宁、朱洪元、金星南、王承书等。所长钱三强确立了“以原子核物理研究工作为中心,为原子能应用准备条件”的办所方向,领导全所科技人员,白手起家,艰苦创业,用不到5年的时间,在核物理和宇宙线、谱仪和核电子学、放射化学、理论核物理等方面取得了一批既有相当学术水平又有很高实用价值的科研成果,培养了我国第一代核科学技术人才,为核事业的发展奠定了基础,当时的原子能院成为我国核工业和核科学技术当之无愧的发祥地。
核物理研究为新中国的核科技事业的发端奠定了基础,如果说原子能院是新中国核工业与核科技事业的发祥地,那么也可以说,新中国的核工业与核科技事业发端于原子能院的核物理事业。在“两弹一艇”时期,原子能院的核物理研究在以国家重点任务为代表的关键核参数测量、氢弹理论探索和物理设计、核爆热测试诊断方法技术建立、基本的探测分析技术建立等方面发挥了重大的作用,为我国原子弹、氢弹、核潜艇的理论计算、核参数的测量作出了重要贡献。在获得“两弹一星功勋奖章”的23位专家中,钱三强、王淦昌、彭桓武、朱光亚、邓稼先、于敏等多位院士都曾在这里从事过核物理研究工作。
自力更生是中华民族自立于世界民族之林的奋斗基点,自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路。“吾心信其可行,则移山填海之难,终有成功之日;吾心信其不可行,则反掌折枝之易,亦无收效之期也。”创新从来都是九死一生,但必须有“亦余心之所善兮,虽九死其犹未悔”的豪情。
在保军转民、二次创业的艰苦时期,原子能院的核物理研究继续为核武器的小型化提供了基础知識和数据,并为核工业和核电发展培养输送了一大批人才。陈东风说,在这一历史时期,凝聚到核反应机制研究与核结构的理论与实验研究的原子能院的核物理基础研究,产出了诸如垒下重离子熔合裂变反应碎片角异性异常的发现、90Ru新核素的发现、167Lu三轴超形变的发现等许多具有国际影响力的优秀成果,继续在国际相关领域占有一席之地;此外还开拓了热中子散射研究领域,建立了我国第一个中子散射的实验研究基地,并积极推动了加速器质谱计、中子活化分析、正电子湮灭等核分析技术在国民经济建设和交叉学科领域中的应用研究。
进入21世纪,面对更加开放和竞争的发展环境,面对核科技发展全新的形势,原子能院的核物理科技工作者励精图治,在核数据、核物理基础研究、中子散射、核分析技术等传统优势领域继续保持了不可或缺的地位,并积极融入到国防工业与核工业的发展之中,在核废物的嬗变技术及嬗变装置ADS的研发中扮演了先行的角色,在国产核电关键材料抗辐照性能研究等领域有所作为,在航天器件辐照性能研究方面也取得重要进展。
从“两弹一艇”走来的核物理所,作为中国核工业重要的核物理研究基地,核物理所在核物理基础科学研究、核电国产化和核技术产业化为代表的核工业大发展的进程,以及世界核科学技术探索中扮演着重要角色,为我国核物理基础研究、应用基础研究和核技术应用作出了重大贡献。
核物理基础研究是国家综合国力的重要标志
核物理所以核数据研究、中子散射技术及应用研究、核物理基础研究、辐射效应研究、核分析技术及应用研究、离子源和高压型加速器技术研究为重点发展方向,是原子能院作为国家基础性、综合性研究基地的重要组成部分,是中核集团唯一的核物理研究基地,是核工业和国防科技工业重要的核物理研究基地。核物理所担负着为中国核工业与国防科技工业提供技术支撑,培育创新思想,培养高端人才的国家使命,担负着物理学科建设的国家使命。
习近平总书记指出,基础研究是整个科学体系的源头。要瞄准世界科技前沿,抓住大趋势,下好“先手棋”,打好基础、储备长远,甘于坐冷板凳,勇于做栽树人、挖井人,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破,夯实世界科技强国建设的根基。
核物理所目前是中国核数据委员会主任和秘书长单位,国际核数据委员会委员单位,中国物理学会常务理事单位,国际纯粹和应用物理联合会IUPAP核物理专业委员会副主任单位,中国物理学会核物理分会副理事长和秘书长单位,东亚加速器质谱协会委员单位,亚洲大洋洲中子散射专业委员会副理事长单位,国际中子照相协会常务理事单位等。在核数据研究、核理论研究、高能物理研究等领域,核物理所也受邀参加了许多重大的国际合作计划。
谈起基础研究的意义,陈东风不无感慨。正如习近评总书记所说,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。
基础研究可以提高国家综合国力和国际地位。当今,国与国之间的竞争不再是单纯的军事或经济力量的竞争,而是综合国力的竞争。提高国家综合国力的重要途径之一,就是有效地支持基础研究。一个国家若没有原创性的基础研究,它的技术和工业进步将是缓慢的,竞争地位将是虚弱的,也很难吸收和消化外来的新知识和新技术,从而在全球角逐中失利。
基础研究有助于培养专门人才。要建设发达的现代化社会,没有一大批训练有素的专门人才和国民智力水平的普遍提高,是很难成功的。通过严格的基础研究训练,可以培养和集结一批专门人才,既可成为本国创新研究开发的中坚力量,也可成为引进国外新知识和新技术的桥梁。
现在核电技术已经非常成熟。从发现放射性到后来的反应堆一路走来,在这个过程中,科学家了解到原子核的规律,因此有了核能。核反应堆研发出来后,产生了一批像秦山核电站、大亚湾核电站等成果。为保证核能的安全利用,人们又发明了探测器,为核安全技术应用创造了很多新领域。虽然基础研究做的是理论和原理,但这个过程中要不断探索新技术、新方法,并由此产生新的探测方法,产生应用示范,创造出越来越多的应用成果。陈东风举例说,加速器最初也是由于基础研究的需要,后来发现可以用于治疗癌症。可以说,一个看不见摸不着的基础研究,短则十年,长则二三十年,就会产生一个重大的应用成果,这是必然的。所以,基础研究需要前瞻性投入,如若等发达国家充分应用转化,我们拿不到核心技术时再启动就太晚了。
核物理研究在核科技事业新的发展中乘势而上
习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上指出,当前,我国科技领域仍然存在一些亟待解决的突出问题,特别是同党的十九大提出的新任务新要求相比,我国科技在视野格局、创新能力、资源配置、体制政策等方面存在诸多不适应的地方。我国基础科学研究短板依然突出,企业对基础研究重视不够,重大原创性成果缺乏,底层基础技术、基础工艺能力不足,工业母机、高端芯片、基础软硬件、开发平台、基本算法、基础元器件、基础材料等瓶颈仍然突出,关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变。现在,我们迎来了世界新一轮科技革命和产业变革同我国转变发展方式的历史性交汇期,既面临着千载难逢的历史机遇,又面临着差距拉大的严峻挑战。我们必须清醒认识到,有的历史性交汇期可能产生同频共振,有的历史性交汇期也可能擦肩而过。
谈到对习近平总书记讲话精神的贯彻,陈东风认为“十三五”是核工业体系中以基础性研究为主的核物理所发展的重要战略机遇期,作为曾经为新中国核工业及核科技事业的创建与发展作出过历史性贡献的原子能院的核物理事业,要找准自身的战略定位,积极发展自身优势学科领域,主动融入核工业的主导产业及原子能院重大项目,这不仅关系到核物理所的持续发展,也关系到原子能院的全面科学发展。
核物理研究之所以受到人们的关注并得到社会的大力支持,与它具有广泛而重要的应用价值密切相关。几乎没有一个核物理实验室不在从事核技术的应用研究,有些设备甚至主要从事核技术应用工作。核物理的发展,不断为核能装置的设计提供日益精确的数据,从而提高了核能利用的效率和经济指标,并为更大规模的核能利用准备了条件。人工制备的各种同位素的应用已遍及理工农医各部门。新的核技术,如核磁共振、穆斯堡尔谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应,以及扰动角关联技术等都迅速得到应用。核技术的广泛应用已成为现代化科学技术的标志之一。
目前,我国核工业的大发展不仅使得核物理所的外部发展环境得到改善,而且对核数据、材料等方面提出了现实需求。中核集团和原子能院的发展也为核物理所带来机遇,近年来对基础工作的重视程度不断提高,眼光也更加长远。
牢记使命,迎接挑战,乘势而上。核物理所在“十三五”及之后的一段时期里机遇和挑战并存,抓住机遇,做强自己是应对挑战的正确策略,陈东风如是说。
核物理所的研究工作以基础和应用研究为主,经过多年持续的改革和调整,核物理所的重点学科方向布局趋于合理,集中于核数据、中子散射、核物理基础研究、辐射效应研究、核分析技术及应用研究、离子源和高压型加速器技术六个方向上。从总体上看,这些重点学科方向在国内外已经不同程度地确立了优势地位。
核物理学科是原子能院唯一进入ESI数据库TOP1%的学科,排名高于日本原子力研究所,韩国原子能研究院,印度巴巴原子研究中心,印度甘地英迪拉原子研究中心等机构,充分说明了核物理所在原子能院作为大型综合性核科研基地的国际影响力的塑造中发挥着重要作用。
近年来,核物理所在体现基础研究实力的国家973项目方面,在ADS,中子散射,核天体物理等领域的立项凝聚了研究队伍和方向,巩固了地位,扩大了影响。
在中子散射领域,核物理所拥有难得的先发优势。从大型设施、配套条件、人才队伍等诸多方面,中子散射是原子能院未来发展条件最好的基础研究领域之一,极有希望成为有国际影响的重要研究基地,“十三五”将是原子能院中子散射事业发展的重要时间窗口。
核物理所核数据研究领域在研究水平、研究体系、地位与影响等方面也拥有着先发优势。中国与俄罗斯、美国、欧洲,日本是世界五大核数据中心,在这五大中心里面,我国是非常有特色的一个数据库,得到国际原子能机构高度认可。目前,核数据研究正处于发展的特殊时期:一方面,为了解决国家需要的关键核数据问题,研究工作必须向基础研究的方向拓展;另一方面,在继续高举为军服务大旗的同时,也需要在应用方向上积极向民用拓展,实现军民深度融合。考虑到原子能院在核数据研究领域“国家数据中心”的地位,核数据领域将采取“以我为主”的更为积极的竞争策略。
辐射物理和辐射生物学均属于核物理与其他学科的交叉,目前国内在航天、医疗等方面有重大的国家需求,辐射效应研究方向上的进展也直接关系到中能强流质子直线加速器平台的立项和微堆上BNCT研究领域的开拓。面向“十三五”,需要打造辐射物理和辐射生物学研究的新平台。辐射生物学研究应该跳出“核”的圈子,努力推动由核物理所主导的有生物医学领域专家参加的协作团队形成,研究工作逐渐由“基础”向“临床”的方向延伸,努力形成有影响力的成果,
核物理基础研究要特别注意高端人才的培养、爱护和引进;核天体物理研究、核反应机制研究、在束γ谱学核结构研究当前要积极做好学术研讨,为串列升级工程上的首批物理实验做好准备;鼓励研究人员的国际交流合作,以保持研究工作的高起点。
中子活化分析应该树立向欧美最先进的中子活化分析实验室看齐的发展目标,丢掉对“方法学”研究的偏爱,在“应用”方面做足文章,努力产出有影响力的成果;加速器质谱学研究应该克服“打一枪换一个地方”的习惯,以“咬定青山不放松”的态度集中于一些重要的应用方向,产生有影响力的科研成果;核效应研究需要思考如何形成自己的特色,应该进一步凝聚研究方向,在研究中加强与其他研究团队的合作,以推出有实用前景的材料为最终目标。
在强流离子源、高压倍加器研发、大型串列加速器运行维护和设备国产化等技术领域,核物理所一直处于国内的最高水平。这个领域专业技术力量和水平的保持不仅有利于现有大型加速器设施的维护,而且可以为拟建的几个加速器工程準备技术力量。核物理所应该继续积极推进用于核数据测量的直流高压倍加器的立项和建设。
创新之道,唯在得人。得人之要,必广其途以储之。作为以基础性研究为主的核物理所,其发展必须而且只能依靠不断地创新。对于核物理所今后的发展规划,陈东风表示,随着中国的核工业的发展,我国的原子能产业及核物理基础研究迎来了难得的发展机遇。积极融入核工业发展大环境,依靠自主创新并积极参与到国家重大需求下中核集团和原子能院的重大科研计划中去,应该成为核物理所未来发展的一个重要策略。
岁月为犁,不负韶光;拳拳“核”心,灼灼其华。陈东风对核物理所的过去初心难忘,对核物理所的未来信心满满。