为追赶世界先进科学技术,建设强大社会主义国家,20世纪50年代,党中央决定建设我国核工业。在这样背景下,我国第一座重水反应堆和第一台回旋加速器(以下简称“一堆一器”)在中国原子能科学研究院(以下简称“原子能院”)动工兴建,1958年9月“一堆一器”移交生产典礼隆重举行。
我国第一座重水反应堆。中国原子能科学研究院供图
60多年来,原子能院围绕反应堆、加速器开展大量工作,在“两弹一艇”(原子弹、氢弹和核潜艇)研制等重大项目中建立历史功勋,产出瞩目成果、培养大批英才,为我国堆器事业发展奠定坚实基础,为核科技工业腾飞树立不朽丰碑。
来源:中国核能行业协会
2018年,原子能“一堆一器”入选工业和信息化部国家工业遗产名单。
1958年,北京西南郊,我国第一座重水实验性反应堆(101堆)首次临界,发出一道蓝光。这道光芒,预示着原子能宝库的铁门被推开,铁门后的崭新时代正在向新中国招手,而这座宝库的钥匙,就在“一堆一器”。
·铸剑无声·
“两弹一艇”后的卓越功勋
“唯有‘一堆一器’,方能支撑核工业全面发展,这是全球普遍规律。”中核集团首席科学家张天爵说,如今,各国核科技水平的高低仍集中体现在反应堆和加速器的先进程度上。
我国第一台自屏蔽式电子束灭菌装置加速器。中国原子能科学研究院供图
加速器,是用人工方法加速带电粒子,高能束流可打破原子核,以研究核性质规律。反应堆产生的中子,也能打破原子核,并产生各种放射性同位素,供科研、工业、农业、医学领域使用。
1955年,党中央决定发展核工业。1958年,“一堆一器”建成。人民日报刊文盛赞“它们的建成标志着我国已经开始跨进了原子能时代”。
“一堆一器”落成,我国核科学的研究装备和实验手段大幅改善。原子能院科研人员充分利用相关研究装备产出了累累硕果,尤其是为“两弹一艇”研制建立了卓越功勋。
原子能院工作人员介绍,“两弹一艇”以及人造卫星、洲际导弹的诸多元件、材料及部件,都在此经过辐照模拟获取关键数据,为后续研发奠定基础。这些数据包括但不限于原子弹的装料数据和为氢弹技术路线选择“定向”的数据。此外,核弹的“引信”中子源的生产也与“一堆一器”密切相关。
“1980年前后,101堆经历‘返老还童’。”走进101堆的控制室,原子能院相关负责人说。
20世纪70年代,历经多年运转,101堆渐显老态,关键指标难以满足需求。维持还是改建?前者或致被迫停堆,生产受损、流失人才;后者难度极大,国内首次、国际罕见。原子能院自主设计,历时一年多,为101堆更新内壳、升级管路,最大功率提升近半,花费仅为新建的1/10,更重要的是,培养锻造了一支精兵强将。
改建中的重水反应堆新壳正在吊装。中国原子能科学研究院供图
1992年秋,原子能院又以改建后的101堆为原型,援助阿尔及利亚建成多用途重水堆——比林和平堆,这是我国出口的第一个大型核设施,被誉为“南南合作”的典范。
胸有凌云志,无高不可攀。从引进外国技术,自行消化吸收,到自主创新改建,再到对外输出技术……“一堆”的追梦故事,也是“一器”的奋斗传奇。我国科技人员在101堆和第一台回旋加速器上攻坚克难、勇攀高峰,走出了一条创新之路,为后来自主设计建造各型堆器培养人才、夯实根基。
·奋勇攀登·
“多堆多器”里的奋斗传奇
原子能院的中心花园,绿树成荫受到职工喜爱,高大乔木展现勃勃生机。“60年前,这里是一片荒滩,当年职工亲手种下的这些幼苗,如今都长大了。”原子能院工作人员说。
“一堆”与“一器”旧址,分列花园两侧。以“一堆一器”为种,我国反应堆、加速器事业也如这片树林般茁壮成长。
“‘1+1’开创了无数个‘1’。”中核集团首席科学家、原子能院科技委主任柯国土这样评价“一堆一器”对中国核工业的贡献。
秉承“自力更生为主,争取外援为辅”,重水反应堆验收的次年,原子能院便着手轻水反应堆的自主设计。至今,这座反应堆已安全运行超60年,是我国运行时间最长的反应堆,在诸多领域发挥重要作用。2010年,为满足更高性能、更多用途需要,原子能院自主建造中国先进研究堆,其主要指标位居世界前列,“先进”之名,名不虚传。
101堆旧址不远处,代表第四代先进核能的中国实验快堆正在运行。快中子堆可将铀资源利用率从目前的1%提高至60%以上并有效减少放射性废物,对构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重大战略意义,是我国核能发展“三步走”战略(热堆—快堆—聚变堆)的关键一步。
代表第四代先进核能的中国实验快堆。中国原子能科学研究院供图
快堆,虽然前景可期,但并非一帆风顺。以中国工程院徐銤院士为代表的先驱们用几十年坚定守护快堆“火种”,他们“择一事终一生”的精神深刻影响了后继者。经费紧张时齐心降薪无怨言,遭遇挫折时披荆斩棘不言败。2010年,中国实验快堆首达临界。2021年,原子能院正式启动一体化闭式循环快堆核能系统的研发和设计研究工作。作为我国核能发展“三步走”战略第二步的高级阶段和必然选择,一体化闭式循环快堆核能系统将有力保障核能可持续发展,助力我国“双碳”目标实现。
加速器也在加速发展:静电加速器、串列加速器、多能量电子直线加速器及型谱化回旋加速器不断涌现,能量越来越高,型号越来越多,应用越来越广。
我国第一台回旋加速器主磁铁。中国原子能科学研究院供图
随着堆器事业不断发展,中国实现从“引进来”到“走出去”的跨越。微型核反应堆多次出口,高端电子加速器扬帆海外,一系列成绩标志我国多项技术已从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”。
原子能院党委副书记徐荣松介绍,从“一堆一器”到“多堆多器”,原子能院的堆器事业不断壮大,为我国核领域基础研究、先进核能开发、核技术应用,以及新时代核工业创新发展提供了重要保障和有力支撑。
·历久弥新·
“一堆一器”中的爱国情怀
1984年,第一台回旋加速器停止运行。2007年,101堆安全停闭,但以“一堆一器”为序章的我国核工业还在谱写新篇。
原子能院相关负责人介绍,“核工业是国力的体现,是大国底气的所在”,目前我国已拥有完整核工业产业链,这样的国家屈指可数。
想要一窥核工业的全貌、领略核科技的魅力,原子能院生活区的中国核工业科技馆是不错的选择。
机场安检时如何快速探测爆炸物?我国如何处理核电站的乏燃料?质子疗法何以成为肿瘤治疗利器?“考古学时钟”碳—14年代测定法如何解开古生物年代之谜?微堆中子活化分析如何确定清光绪帝的死因?“北斗”原子钟为什么这么准?在核工业科技馆内都可以找到线索和答案。
原子能院相关负责人介绍,“一堆一器”是技术宝库,是我国核科技发展象征,标志我国跨入原子能时代,在我国核科技事业发展上写下了浓墨重彩的一笔。
“一堆一器”也是人才摇篮。23位受表彰的“两弹一星功勋奖章”获得者中,有7位在原子能院学习工作过。60多年来,“一堆一器”相关创新工作造就70余位两院院士,为兄弟单位输送上万名科技人才,原子能院因此被誉为“中国核工业的摇篮”。
1959年,钱三强(左二)在重水反应堆控制室指导工作。中国原子能科学研究院供图
“一堆一器”更是文化源泉,“一堆一器”发展形成并传承至今的优秀文化历久弥新,数十年来孕育而成的“以身许国、敢为人先、严谨求实”的院训,激励着原子能院一代又一代科技工作者在核事业创新发展的道路上奋勇攀登。
徐荣松介绍,“一堆一器”现状良好,101堆正在进行退役工程,下一步原子能院计划将101堆打造为反应堆纪念馆,与中国核工业科技馆呼应,共同作为传承弘扬“两弹一星”精神、“四个一切”核工业精神和“强核报国、创新奉献”新时代核工业精神以及原子能院院训的载体,继续讲好中国的核工业故事。
怀科学报国志
干惊天动地事
回国不需要理由,不回国才需要理由。
——“两弹一星功勋奖章”获得者彭桓武
我愿以身许国。
——“两弹一星功勋奖章”获得者王淦昌
如果做好了这件事,我这一辈子就活得很值得,就是为它死了也值得。
——“两弹一星功勋奖章”获得者邓稼先
国家的重大科研和工程项目,都要有自己的研究基础,靠别人终究是靠不住的。
——“两弹一星功勋奖章”获得者钱三强
科学上的创造性应当根本地表现为提出自己的问题并去解决它,而不只是跟在别人提出的问题后面。
——著名物理学家何泽慧
中国原子能科学研究院提供
核技术
助力农业应用
核技术在农业上的应用已经有60多年的历史,在有效增加作物产量、改进品质、保证食品安全和农业安全生产等方面发挥了重要作用,和老百姓的生活越来越密切相关。
核技术应用于作物新品种培育,取得显著成效。育种家从经不同放射性射线包括利用宇宙射线处理的种子中,创新农作物种质资源,培育大批新品种。目前我国在主要粮、棉、油、菜、瓜、果等40多种作物上累计育成1050多个突变品种,我国育成的突变品种数量占同期国际上育成突变品种总数的近1/3。中国突变品种的年推广应用面积占全国推广良种种植面积的10%,年创社会经济效益30多亿元。山东省农业科学院原子能利用研究所与中国农业科学院作物科学研究所合作,利用诱变与常规育种相结合育成的高产广适优质国审小麦新品种鲁原502,解决了重穗型品种不抗倒伏的生产难题,大面积亩产超过800公斤,2018年成为全国第二大小麦品种,2019年获国家科技进步奖二等奖,目前累计推广近1亿亩。
核技术应用于食品加工,可以延长货架期、保障食品卫生质量安全。我国辐照设施数量逐年增加,辐照加工能力逐步提升,有辐照需求的食品种类也越来越多。例如,利用辐照可以杀死微生物抑制发芽等特点,将辐照技术用在食品加工上,生产出保质期显著延长、畅销全国的泡椒凤爪,解决了热加工等破坏美味泡椒风味的难题;在保证调料香味的同时杀菌,为方便面提供了高质量的调料包和干制蔬菜包;辐照加工也用在解决大蒜发芽等问题上。在超市中发现标有“辐照食品”的商品已经不是稀罕事,辐照技术可以处理包装后的食品,可以在不增加温度的同时杀菌,已经越来越多地被冷冻冷藏等食品采用。
核技术应用食品溯源,特别是稳定同位素溯源是目前该领域应用最为活跃的技术。稳定同位素作为与地域和种养殖方式直接相关的指标被广泛应用,尤其是识别地域特色农产品如地理标志农产品。目前,该技术已在蜂蜜、五常大米、鲁西黄牛、宁夏滩羊、冬虫夏草等高值产品的真实性识别中发挥作用。
农药的安全性是公众关注的食品安全问题,新农药是否安全,放射性核素示踪技术就派上了用场,跟踪标记后的农药在不同条件下的存在情况,是新农药登记中安全性评估的必要环节。
(作者刘录祥为中国农业科学院作物科学研究所党委书记、国家航天育种工程首席科学家,人民日报记者蒋建科采访整理)
把“历史数据”
转化为“当代记忆”
每一处工业遗产,都有一份属于自己的“历史的天空”。在这个时空中存在的物、行动的人、发生的事,赋予了这处工业遗产独特的印记,使之具有了纪念属性。在工业遗产保护中,如何将储存于其中的“历史数据”转化为“当代记忆”,让“历史的天空”融入城市公共文化空间,在活化利用中充分展现工业遗产的多重价值?对此,中国原子能科学研究院在保护“一堆一器”的行动中进行了有益的探索。
在新中国科技史和工业史上,中国核事业的“奠基之作”、大名鼎鼎的“一堆一器”,作为我国建设的第一项原子能设施,生动标注着新中国的“硬实力”。从基础研究,到“两弹一艇”研制,再到和平利用原子能,“一堆一器”功不可没。虽然,通过报刊书本、影视荧屏,我们对“一堆一器”并不完全陌生。然而,当它们“活生生”地出现在眼前时,惊喜与感动依然油然而生,关于它们的故事与传奇、过往与现状,依然牵动人心。“一堆一器”,是一份沉甸甸的遗产。这份“厚重”,不仅源自它们拥有的能够包裹核能冲撞的坚实结构,更来自沉淀其中的科学力量和中国科学家的爱国情怀、拼搏精神。
伴随着中国核事业的发展,如今,“一堆一器”已成为历史坐标和守望者。但这并不代表湮没与荒废。借由“一堆一器”的推动而孕育生长的新生代技术与设施,延续着创造力,不断为它们注入新的内涵,让它们能够以新的方式与社会生活再次“对接”。
坐落在“一堆一器”原址附近的中国核工业博物馆,就像是“一堆一器”敞开的心扉。在这里,以“一堆一器”为圆点,通过场景再造,构筑了内容丰富且具有包容度的公共文化空间。借助实物、模型、图片等展陈,钟情于新中国发展史的观者,可以重温中国科学家接力奋斗创造奇迹的故事,感悟“两弹一星”精神;渴望攀登科学高峰的少年,可以了解反应堆与加速器的工作原理;即便是随意浏览,也可以于不经意间被“科普”,了解到核技术在现实生活中的应用与作用。“神秘的核科技,神奇的核技术,神圣的核事业”,在“一堆一器”的讲述中得到了生动诠释。重大事件纪念地、爱国主义教育基地、科普园地,作为工业遗产,“一堆一器”在功能拓展中实现了价值增值,丰厚着城市的文化内涵。
讲好“故事”,留住“记忆”,在完成工业遗产所承载的传承使命中,“一堆一器”如凤凰涅槃般获得了生机,充沛了“活化”的力量。这个实例再次说明,“活化利用”是保护工业遗产、传承工业文明的重要途径。而“活化”的关键在于,能否通过内涵的挖掘与外延的延展,使工业遗产走入当下的生活,与现代思维产生互动。不管是携带着岁月特征的物质遗存,还是历经时代风雨孕育而成的文化“内核”、精神现象,在新的时空、新的语境下,都需要找到适宜的、富有时代特色的叙事方法和呈现方式,让即便没有亲身经历者,也可以通过重温与追忆产生感知与想象,延续情感与记忆,从而得到丰富的文化体验。
拥有工业遗产,是走向现代化的一个标志。保护好工业遗产,传承在工业化进程中积淀文化与精神,则体现着我们对历史与文明的敬意、对未来的憧憬。
(作者为人民日报记者孟扬)