走自己的路,擦亮中国核能名片

韩恩厚在2018年度国家科学技术奖励大会现场

作为中国两大名片之一,核电走出国门,安全性是第一要素。中国科学院沈阳分院在核用材料安全领域先行一步,不断探索,取得了一个个令人惊叹的成绩。“压水堆核电高温高压水环境材料损伤关键测试技术及成套装备与应用”荣获2018年度国家技术发明奖二等奖,这为中科院核用材料与安全评价重点实验室韩恩厚团队的荣誉簿上又添了新的一笔。

为材料科学大发展而奔忙

初识韩恩厚,是在2018年6月20日举行的亚太材料科学院年会上。作为中科院沈阳分院院长,亚太材料科学院院长,他是现场最忙碌的人,但还是抽时间接受了记者的采访。三个月后,在2018新材料国际发展高层论坛上,韩恩厚全程英语主持了大会,让我们看到科学家国际化的一面。

不久前,我走进了韩恩厚的办公室,开始了一次面对面的采访。他说,办公室很乱,我问他,是不是科学家的办公室都是如此,他笑而不答。办公桌上有着厚厚的一摞待办事项等着他签字、处理,韩恩厚说,这是常态,自己等下要提速了。

忙,是韩恩厚的常态。他要下实验室,引领金属所相关材料科学与工程的发展是他的主业,啥时也不能放松;他要组织和出席各种材料领域高端会议,将最前沿的材料发展资讯带回沈阳;他要策划推进中科院沈阳分院的发展大计,让沈阳分院科学有序快速发展。

先于国家战略转变的关键起步

中科院金属所在世界材料领域享有盛名,尤其是在核用材料方面,更是一面旗帜。韩恩厚介绍说,金属所核用材料研究的发展一直与我国核电事业发展同步,永葆服务国家战略的初心。2005年初,国家从过去保守发展核电改变为积极发展核电,在大的战略转变中,金属所找到了方向,坚定了信念。“实际上我们2004年已经起步,组织了核电安全、材料等方面的大型国际活动,开展调研推进项目实施。正是源于这些预见性的工作,2005年,金属所牵头提出的核用材料973项目建议得到了科技部的批准,我们正式规模化进军核用材料与装备服役安全领域。”

说到核电站、核反应堆、核能,总会给人一种讳莫如深的感觉。“核能是一种清洁能源,安全性很有保证,提高核能在国家能源使用中的占比,有助于国家和全球的绿色发展。”韩恩厚介绍说,现在全球在建的多为第三代核电站,设计运行寿命为60年,以后可能会延长到80~100年。材料是核电站安全最基础的保障,因此,核用材料研究容不得一丝错误,每个科研人员都要有一颗敬畏之心。

“高压锅”里追索点滴进步

压水堆核电站一般要在360°左右的温度、160个大气压的压力下运行,全世界核电站运行统计数据显示,高温高压水环境下的材料腐蚀问题是影响核电站安全运行的第一要素。而测试材料的安全性,必须要准确模拟出核电站的运行条件。“压水堆核电高温高压水环境材料损伤关键测试技术及成套装备与应用”项目,是韩恩厚团队研发的一系列的模拟核电站运行条件下的实验装备、测试技术的统称。韩恩厚表示,这其中有十项/套国际领先的技术和装备,其中的四项更是国际唯一的技术。

“第一是准确模拟核电高温高压水的水化学参数状态,包括水中氢、氧及微量离子的浓度等;第二是模拟出核电站运行之中各种材料发生腐蚀损伤的类型;第三是制造出加速实验装备,把以往平均用时一年或更长时间的实验在几天、几个星期内完成;第四就是形成了原位在线测试技术,全程监控材料逐渐损伤变化的过程。”

韩恩厚以高压锅为例形象说明了什么是原位在线测试技术:“就像高压锅煮东西,我们只能看到开锅前和开锅冷却后的状态,无法得知过程中发生了什么样的逐渐变化。模拟核电站高温高压水的高压釜中材料的变化发展过程同样看不见、摸不着,在过去几十年中一直是全世界核用材料领域需要攻克的难题。我们发展了一系列原位在线测试技术,通过光学、光谱、声发射、电化学、电位降、应变等多种技术进行原位在线测试,掌握了材料损伤的动力学过程,从而可以准确预测材料的损伤发展,估量出核电站装备安全服役的使用寿命。”

一个百万千瓦级核电站,每正常运行一天,产生的效益可达1000万元。若能通过对材料、装备的检测,使核电站的使用寿命延长20年,可想而知会带来多大的价值。

制定标准与擦亮大国名片

韩恩厚笑称他和他的团队是国家核用材料和装备的“体检医生”和“安全卫士”。2018年,金属所发布了四项核用材料评定团体标准,被中国工程院院士、中国核学会理事长李冠兴称之为“具有先进性、指导性和实用性,领先于国际标准”。今年,他的团队制定的另四项团体标准将择期公布,未来还将为行业带来更多相关标准。

韩恩厚说,构建核用材料测试和评价体系的过程充满着艰辛,在最初阶段,即使有了设计思路,但在关键构件上却要受制于核能发达国家的限制。“现在,我们发展的这些测试技术和生产制造的装备,打破了发达国家在核用材料测试上的垄断,为国家节省了大量的外汇,更是国家实力提升的体现。”

中科院核用材料与安全评价重点实验室是一个由两百余名研究员、副研究员、博士、硕士、工程师组成的强大团队。作为实验室主任,韩恩厚十分看重团队的创新精神,“别的国家走不通的路,我们通过不懈的探索,走成了通途,满足了国家需求。也通过自己的努力,从设计、制造、运行的全链条,为核能作为国家名片走出去提供了强有力的技术支撑。”

沈阳日报、沈报融媒记者岳雨

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