行業(yè)要聞
這個(gè)看不見的領(lǐng)域,中國不能被“卡脖子”
“核數(shù)據(jù)是在微觀層面對(duì)原子核與核反應(yīng)進(jìn)行表征的數(shù)據(jù),不像萬里長(zhǎng)城的宏偉、桂林山水的靚麗,使人們用肉眼就能獲得直觀感受和視覺沖擊,但這絲毫不會(huì)減弱核數(shù)據(jù)的重要意義。人類一切與原子核和原子核反應(yīng)相關(guān)的活動(dòng)都離不開核數(shù)據(jù)。”
01
—
極可能被“卡脖子”的基礎(chǔ)領(lǐng)域
近日,中國核數(shù)據(jù)中心正式發(fā)布了由我國自主研發(fā)的《中國評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫》最新版本CENDL-3.2。
這個(gè)令人看不懂的代號(hào),和這則沒有引起多大波瀾的消息,實(shí)則關(guān)系到我國核領(lǐng)域的“根基”。
國際核數(shù)據(jù)委員會(huì)委員、中國核數(shù)據(jù)中心主任葛智剛研究員表示:“CENDL-3.2的發(fā)布,對(duì)發(fā)展我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)技術(shù),防范國外技術(shù)封鎖,大力發(fā)展核能、核醫(yī)學(xué)、同位素和輻照產(chǎn)業(yè),進(jìn)一步鞏固并提升我國在國際核數(shù)據(jù)界和核數(shù)據(jù)相關(guān)研究領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)有著極為重要的意義。”
我國核數(shù)據(jù)研究起步較晚,而且在關(guān)鍵高精尖核數(shù)據(jù)與先進(jìn)方法上始終受到國外封鎖。
特別是最近幾年,核大國的技術(shù)脫鉤日趨明顯,在封鎖關(guān)鍵數(shù)據(jù)和關(guān)鍵方法的對(duì)象已經(jīng)擴(kuò)大到了原本被認(rèn)為“無國界”的核反應(yīng)、核結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)領(lǐng)域,近兩年技術(shù)封鎖措施更是步步緊逼。與此同時(shí),國外已再次加速開展核數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與應(yīng)用的研究。
這也從側(cè)面證明,中國必須掌握自己的核心技術(shù)的重要意義。
習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào):“我國科技如何趕超國際先進(jìn)水平?要采取‘非對(duì)稱’戰(zhàn)略,更好發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì),在關(guān)鍵領(lǐng)域、卡脖子的地方下大功夫。”
對(duì)此,葛智剛表示,梳理“卡脖子”問題,不光是要關(guān)注像電腦芯片這樣的硬件,更要從更深層次、更加基礎(chǔ)去挖掘,核數(shù)據(jù)就是極可能被“卡脖子”的一個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)領(lǐng)域,今后只能繼續(xù)加強(qiáng),絕不能削弱。
02
—
一堆數(shù)字有這么重要嗎?
對(duì)原子核的研究與應(yīng)用是人類認(rèn)識(shí)自然界、文明進(jìn)步的一個(gè)體現(xiàn),核數(shù)據(jù)是這個(gè)過程中的一個(gè)重要表征,也是原子核基礎(chǔ)研究與核技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要橋梁。
核數(shù)據(jù)是原子核自身特性和原子核與其他粒子發(fā)生反應(yīng)的重要表征,通過研究核數(shù)據(jù),可以推動(dòng)對(duì)原子核的研究,也將推動(dòng)對(duì)原子核與其他粒子發(fā)生相互作用過程研究。
一切與原子核本身和原子核反應(yīng)過程相關(guān)的核裝置設(shè)計(jì)、測(cè)試、運(yùn)行以及各類核技術(shù)的應(yīng)用都離不開核數(shù)據(jù)的支撐。如核能(反應(yīng)堆)技術(shù)發(fā)展、同位素生產(chǎn)、核醫(yī)學(xué)等等。高可信度的核數(shù)據(jù)可以為這些技術(shù)應(yīng)用與拓展提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
以核電站建設(shè)為例,沒有核數(shù)據(jù)支撐,核電建設(shè)需要的各種軟件就是空中樓閣。比如在核電站屏蔽設(shè)計(jì)中,如果擁有精準(zhǔn)的核數(shù)據(jù),計(jì)算出的所需要屏蔽層厚度不確定度就能大大降低,而無需簡(jiǎn)單地通過增加屏蔽層厚度裕量來滿足安全性要求,這樣就可大大降低建設(shè)成本。
核數(shù)據(jù)的研究既是核科學(xué)研究與核科技應(yīng)用的重要紐帶,又是這兩個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的推進(jìn)劑。
近年來,第四代核能系統(tǒng),如鈉/鉛冷快堆、高溫氣冷堆、釷基熔鹽堆和超臨界水冷堆,乃至核聚變裝置研究都對(duì)核數(shù)據(jù)提出了更高、更新的要求。
此外,在當(dāng)前這個(gè)日益網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的世界里,數(shù)據(jù)本身越來越凸顯其重要性,“數(shù)字孿生”等概念也已滲入核領(lǐng)域。如果說對(duì)數(shù)據(jù)分級(jí)的話,核數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù),就是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),是原子世界的“底層邏輯”。
所以,重視核數(shù)據(jù)研究是核科學(xué)與核科技發(fā)展的必然,也是一個(gè)核強(qiáng)國必須高度重視的領(lǐng)域。
03
—
不能指望“彎道超車”
研究核數(shù)據(jù)的難度很大,特別是對(duì)一些不穩(wěn)定核素。獲取可靠的核數(shù)據(jù)主要基于兩方面的工作:一是通過物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,二是核反應(yīng)理論模型計(jì)算評(píng)價(jià)。
這兩者缺一不可。
實(shí)驗(yàn)是確定理論模型計(jì)算參數(shù)的基礎(chǔ),但現(xiàn)實(shí)中,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量方式獲取數(shù)據(jù)的成本極其高昂,某些反應(yīng)道測(cè)量的技術(shù)難度極大,期望通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量所有數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實(shí)的。
測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的換靶操作
與之相反,通過核反應(yīng)理論計(jì)算評(píng)價(jià)能給出較為完整的數(shù)據(jù)曲線,但當(dāng)前的主要核反應(yīng)理論仍然是基于唯像模型,其預(yù)測(cè)性不足,需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行“刻度”,緊密結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)量與理論模型計(jì)算評(píng)價(jià)生成最終的全套數(shù)據(jù)庫。
核數(shù)據(jù)研究作為典型的核基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域,在沒有核基礎(chǔ)整體水平大幅度提高的基礎(chǔ)上,要實(shí)現(xiàn)全面彎道超車的可能性非常小,因此只能也必須是厚積薄發(fā)。
“同時(shí)也需要積極引入與傳統(tǒng)基礎(chǔ)研究不同的新生技術(shù)與方法,如機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等等。這樣我們才有可能在一些局部走到國際前列?!备鹬莿傉f。
04
—
在“根”上耕耘
我國核數(shù)據(jù)研究始于上世紀(jì)60年代初,有力地支持了我國原子能工業(yè)的發(fā)展。1975年正式成立了第二機(jī)械部核數(shù)據(jù)中心。隨著1984年我國正式加入國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA),第二機(jī)械工業(yè)部數(shù)據(jù)中心以中國核數(shù)據(jù)中心的名義對(duì)外進(jìn)行交流合作,執(zhí)行國家核數(shù)據(jù)中心的職能。
多年來,我國核數(shù)據(jù)工作一直堅(jiān)持兩院院士朱光亞先生制定的“小規(guī)模、高水平、有特點(diǎn)”指導(dǎo)方針,開展了大量研究并取得了令人矚目的成果。
在中國核數(shù)據(jù)中心的牽頭下,形成了包括北京大學(xué)、清華大學(xué)等20余所高校和重點(diǎn)科研院所組成的全國核數(shù)據(jù)工作協(xié)作網(wǎng)(CNDCN)。
中國核數(shù)據(jù)中心在國內(nèi)核數(shù)據(jù)領(lǐng)域起到了火車頭的作用,組織了全國眾多著名科學(xué)家協(xié)同攻關(guān),完成了多期重大的國家核數(shù)據(jù)研究任務(wù),為我國核數(shù)據(jù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、填補(bǔ)了多項(xiàng)空白,建立了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)研究體系,滿足了各方面對(duì)核數(shù)據(jù)的急迫需求。
在中國數(shù)據(jù)中心會(huì)議室的墻上,貼著許多核數(shù)據(jù)前輩的照片,錢三強(qiáng)、朱光亞、于敏、何澤慧、黃勝年……這些在中國原子能工業(yè)發(fā)展史上留名青史的著名科學(xué)家都曾為我國核數(shù)據(jù)事業(yè)嘔心瀝血。
何澤慧
從二機(jī)部核數(shù)據(jù)中心到中國核數(shù)據(jù)中心,從CENDL-1到CENDL-3.2,一批批中國核數(shù)據(jù)工作者在中國原子能科學(xué)研究院僻靜的一隅里默默耕耘。
05
—
地位是靠實(shí)力取得的
目前,國際上以國家或地區(qū)冠名的核數(shù)據(jù)庫有五家,即美國、日本、俄羅斯、歐洲和中國?!吨袊u(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫》系列已得到國際核數(shù)據(jù)界的高度認(rèn)同,成為國際公認(rèn)的五大中子評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫之一。
地位是靠實(shí)力取得的。
葛智剛表示:“《中國評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫》能冠以‘中國’,很大程度上在于獲取這些核數(shù)據(jù)的測(cè)量與評(píng)價(jià)體系完全由中國人自己構(gòu)建?!边@也得到了國際核數(shù)據(jù)界的認(rèn)同,認(rèn)為我國評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫與其他主流評(píng)價(jià)庫沒有關(guān)聯(lián)性。
幾十年里,中國的核數(shù)據(jù)工作者以自己過硬的業(yè)務(wù)素質(zhì)贏得了國際同行的尊敬。
上世紀(jì)80年代,我國當(dāng)時(shí)剛開始參加國際核數(shù)據(jù)合作,核數(shù)據(jù)測(cè)量專家盧涵林研究員在一次參加由IAEA組織的測(cè)量數(shù)據(jù)比對(duì)國際合作會(huì)議時(shí),國外專家對(duì)中國的測(cè)量數(shù)據(jù)不屑一顧,認(rèn)為中國不可能測(cè)出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
盧涵林回國后,認(rèn)真分析了大量國外專家的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析過程。他發(fā)現(xiàn)了外國專家忽略了一些問題從而導(dǎo)致其測(cè)量數(shù)據(jù)不可靠,并通過自己實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了他們的測(cè)量結(jié)果。
后來,盧涵林再次參加國際會(huì)議時(shí),國外專家對(duì)盧涵林完成的測(cè)量數(shù)據(jù)心服口服并給予了高度認(rèn)可。
來自北京大學(xué)的唐國有教授具有豐富的核數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量經(jīng)驗(yàn)?!笆濉逼陂g,唐國有教授評(píng)價(jià)完成的鈾-238全套中子數(shù)據(jù)得到了國際核數(shù)據(jù)界的高度認(rèn)可。
IAEA核數(shù)據(jù)專家特里科夫(Trikov)在某重大國際合作的正式總結(jié)報(bào)告中指出:在美國庫的數(shù)據(jù)做出修訂前,鈾-238的數(shù)據(jù)以中國的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)!
最新發(fā)布的CENDL-3.2里,針對(duì)中子誘發(fā)鈾和钚裂變系統(tǒng)的預(yù)測(cè)能力有了顯著提高,在一些技術(shù)指標(biāo)上已超過美國、日本和歐洲的評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫。
比如,通過對(duì)1230個(gè)國際宏觀基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)計(jì)算,CENDL-3.2在鈾和钚裂變系統(tǒng)臨界裝置上Keff計(jì)算的卡方 (c2)檢驗(yàn)結(jié)果已好于美國、日本和歐洲評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫的結(jié)果。
06
—
選擇核數(shù)據(jù)研究就是選擇一種情懷
中國評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫里面每個(gè)數(shù)據(jù)的背后都是全國核數(shù)據(jù)工作者無言的付出。
在難以獲得國外先進(jìn)技術(shù)支持的前提下,我國核數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究人員花費(fèi)了大量心血、克服種種困難,開展了一大批重要核素的關(guān)鍵反應(yīng)道數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作,取得了高水平的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)。
比如,對(duì)某關(guān)鍵核素反應(yīng)截面的測(cè)量從樣品制備、實(shí)驗(yàn)方案確定和實(shí)驗(yàn)設(shè)備能力提升等最后獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就曾花費(fèi)了十余年時(shí)間。再加上大科學(xué)裝置等基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后,我國的科研人員要付出比國際同行更多的汗水和艱辛。
幾十年里以來,中國核數(shù)據(jù)中心沉淀了一支平均年齡40多歲、精干的中青年人才隊(duì)伍。
中國數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)部理論組組長(zhǎng)續(xù)瑞瑞研究員說道:“在外人看來,我們多年的研究成果往往只是一些普普通通的數(shù)字,不像有些科研領(lǐng)域的成果那樣引人矚目,但對(duì)國家仍然有著不可替代的作用。當(dāng)你選擇了核數(shù)據(jù)事業(yè),也可以說是選擇了一種情懷,須坐得住冷板凳,當(dāng)然也要學(xué)會(huì)苦中作樂。”
中國核數(shù)據(jù)中心測(cè)量技術(shù)研究部主任阮錫超研究員與妻子陳永靜研究員同在中國數(shù)據(jù)中心工作。阮錫超負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)測(cè)量,陳永靜負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià),屬于工作流程的上下游環(huán)節(jié)。按阮錫超的話說,兩口子討論核數(shù)據(jù)從單位一直討論到家里。
當(dāng)兩口子出現(xiàn)意見分歧怎么辦呢?阮錫超笑著回答:“反正在家里都是‘媳婦兒對(duì)’,要下結(jié)論回單位再說吧?!?nbsp;
07
—
國外越封鎖,我們?cè)介_放
2019年,在北京舉行了第十四屆國際核數(shù)據(jù)大會(huì)。國際同行稱這次會(huì)議是國際核數(shù)據(jù)界的北京奧運(yùn)會(huì)。
這個(gè)系列會(huì)議每三年召開一次,是國際核數(shù)據(jù)界規(guī)模最大、水平最高的學(xué)術(shù)交流會(huì)議。此前從未在經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)成員國之外的國家舉辦過。通過積極與一些OECD成員國競(jìng)爭(zhēng),我國首次獲得了這次大會(huì)的舉辦權(quán),并成功地在北京舉行。
這是國際核數(shù)據(jù)界對(duì)中國幾十年來取得成就的肯定。
基于我國現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)設(shè)施條件和國際核數(shù)據(jù)研究最新發(fā)展趨勢(shì),中國核數(shù)據(jù)中心牽頭制訂了我國核數(shù)據(jù)未來5~10年持續(xù)發(fā)展規(guī)劃:
一是建立完善的、具有國際一流水平的核數(shù)據(jù)研究體系。如依托國內(nèi)已經(jīng)建成及即將建成的各種核科學(xué)大科學(xué)裝置(如中國散裂中子源、500 MeV強(qiáng)流質(zhì)子直線加速器等),到2035年,建立完善的、具有國際一流水平的核數(shù)據(jù)測(cè)量能力體系,實(shí)現(xiàn)我國核數(shù)據(jù)測(cè)量能力的跨越。
發(fā)展先進(jìn)的理論模型程序及計(jì)算方法,在核數(shù)據(jù)研究中引入人工智能等新技術(shù)與新方法,實(shí)現(xiàn)理論評(píng)價(jià)、建庫及宏觀檢驗(yàn)等方面能力的大幅度提升。
二是聯(lián)合國內(nèi)的優(yōu)勢(shì)單位,打造高水平研究隊(duì)伍,進(jìn)一步提升我國核數(shù)據(jù)研究在國際上的影響力。如:目前中國核數(shù)據(jù)中心聯(lián)合國內(nèi)研究力量,特別是新生研究力量,對(duì)核數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論研究進(jìn)行了布局,開展了核裂變理論基礎(chǔ)、輕核反應(yīng)理論、核數(shù)據(jù)處理方法等方向的研究。
三是加強(qiáng)交流與合作。在國外核大國趨于對(duì)我們進(jìn)行技術(shù)封鎖和脫鉤的大背景下,我們更應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)外交流與合作,消除各種不利因素,以爭(zhēng)取更好的發(fā)展環(huán)境,進(jìn)一步提升我們的水平。
中國核數(shù)據(jù)中心已經(jīng)與IAEA、經(jīng)合組織核能署(OECD/NEA)等相關(guān)國際組織機(jī)構(gòu)及美國、俄羅斯、日本、德國、荷蘭、法國、意大利和韓國等國的核數(shù)據(jù)中心與機(jī)構(gòu)建立了良好合作關(guān)系。
在人類探索、研究原子核的奧秘過程中,來自世界各國的科學(xué)家與研究人員為此付出了極大的心血,也經(jīng)歷極大的艱辛與曲折,甚至為此付出了生命的代價(jià)。
不斷地豐富核數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用的成果、加深對(duì)原子核的認(rèn)識(shí)并造福全人類,就是對(duì)這些付出的最好尊重。
在基礎(chǔ)科研逐漸被重視、國家投入逐步加大的沃土上,中國核數(shù)據(jù)工作者也將繼續(xù)埋首耕耘。
(本文刊發(fā)于微信時(shí)有調(diào)整,原文見《中國核工業(yè)》雜志2020年第7期《選擇核數(shù)據(jù)研究就是選擇一種情懷》)
策劃:楊金鳳
編輯:李春平 蔡皛磊