原子能院航拍全景圖

1958年6月10日，我國第一臺回旋加速器調(diào)試出束

1958年6月13日，我國第一座重水反應(yīng)堆首次臨界

　　北京西南郊的中國原子能科學(xué)研究院（以下簡稱原子能院）一座廠房外，靜靜矗立著一塊巨大的磁鐵，穿過錢三強先生、王淦昌先生銅像所在的一片蔥翠樹林，與之東西遙遙相望的，是一座紅色、古樸的反應(yīng)堆大樓。櫛風(fēng)沐雨60年，身為我國第一臺回旋加速器和第一座重水反應(yīng)堆，如今,它們已成為時代的永恒見證。

　　今年6月，國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會首次對外發(fā)布中央企業(yè)工業(yè)文化遺產(chǎn)名錄，并發(fā)布核工業(yè)行業(yè)首批12項工業(yè)文化遺產(chǎn)。第一座重水反應(yīng)堆和第一臺回旋加速器打造的“一堆一器”組合共同入選。

　　1958年9月27日，“一堆一器”開啟了我國原子能時代。1984年、2007年，回旋加速器、重水反應(yīng)堆先后完成歷史使命，光榮退役。

　　站在“一堆一器”建成60周年的時間點上回望，原子能院院長萬鋼評價，從基礎(chǔ)研究到“兩彈一艇”技術(shù)攻關(guān)，再到和平利用原子能，“一堆一器”為原子能院、為中國核事業(yè)的發(fā)展作出了不可磨滅的歷史貢獻。紀念“一堆一器”建成60周年，不僅因為它們是我國核科技發(fā)展的象征，還因為其蘊藏的豐富精神和文化內(nèi)涵在今天仍有借鑒意義。

　　從零起步到原子能時代開啟

　　1950年5月19日，中國科學(xué)院近代物理研究所（中國原子能科學(xué)研究院前身）成立，錢三強任副所長。

　　雖然是剛成立的基礎(chǔ)研究機構(gòu)，但錢三強卻大膽設(shè)想，要將近代物理研究所建設(shè)成世界一流的核物理研究所。

　　如何才能迎頭趕上？他提出，應(yīng)從基礎(chǔ)研究抓起。但當(dāng)時條件困難，研究人員極少，沒有必要的設(shè)備，連一臺回旋加速器也沒有，西方國家對我國實行封鎖……

　　當(dāng)時前蘇聯(lián)在自然科學(xué)研究方面重視基礎(chǔ)研究，并將核理論研究與應(yīng)用研究緊密結(jié)合起來，于1949年爆炸了第一個核裝置。

　　他們是如何發(fā)展的？錢三強萌生了考察蘇聯(lián)科學(xué)院的想法。

　　在中蘇兩黨、兩國關(guān)系“蜜月期”，1953年2月24日，以錢三強為團長的蘇聯(lián)考察團搭乘中蘇國際列車，沿西伯利亞鐵路前往莫斯科。

　　但在蘇方最初安排的日程里，并沒有參觀原子能研究機構(gòu)這一項。錢三強認為不能沒有，于是通過駐蘇大使并經(jīng)中央領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，直接向蘇方提出，希望增加參觀原子核物理方面的研究機構(gòu)和設(shè)備。

　　按照蘇聯(lián)科學(xué)院的安排，在杜布納新建的原子核基礎(chǔ)研究實驗中心，考察團參觀了680MeV環(huán)形加速器和相關(guān)實驗室。

　　在交談中，錢三強問：“新中國成立后，中國共產(chǎn)黨十分重視發(fā)展科學(xué)技術(shù)，提出要迎頭趕上的口號。在原子核物理方面，我們需要一臺回旋加速器和一座研究用核反應(yīng)堆。不知道蘇聯(lián)能否在這方面給予幫助。”

　　陪同參觀的實驗物理學(xué)家、蘇聯(lián)科學(xué)院院士、宇宙線和高能物理專家斯柯別里岑回答：“對開展核物理研究和有關(guān)的實驗研究來說，它們是不可少的。你們想從蘇聯(lián)引進回旋加速器，我想問題不大……關(guān)于反應(yīng)堆，這需要政府間達成協(xié)議。因為這涉及核燃料，而核燃料是國家嚴格控制的?！?/p>

　　近兩年后這項工作被加速。

　　1955年1月15日，黨中央作出了大力發(fā)展中國原子能事業(yè)的戰(zhàn)略決策，同年4月，中國政府代表團與蘇聯(lián)政府簽訂了《關(guān)于為國民經(jīng)濟發(fā)展需要利用原子能的協(xié)定》（以下簡稱《協(xié)定》）。這意味著在核科學(xué)領(lǐng)域，蘇聯(lián)方面將向我國提供一座7000千瓦的重水型實驗性反應(yīng)堆和一臺直徑1.2米的回旋加速器，并接受我國工程技術(shù)和科研人員去蘇聯(lián)考察學(xué)習(xí)反應(yīng)堆和加速器的理論、運行、維修，以及在這些設(shè)備上進行科學(xué)研究的有關(guān)技術(shù)工作。

　　《協(xié)定》一簽訂，中共中央政治局會議便做出決定，在國家建設(shè)委員會成立建筑技術(shù)局。7月1日，建筑技術(shù)局成立，任務(wù)是籌建原子反應(yīng)堆和加速器等重大科學(xué)工程。

　　身為第一副局長，錢三強上任后的第一項工作是為反應(yīng)堆和加速器安家。根據(jù)勘察結(jié)果，北京西南郊房山坨里地區(qū)被選定為新的研究基地，也就是今天原子能院所在地。

　　在建設(shè)新基地的同時，原子能科學(xué)技術(shù)人才的選拔與培養(yǎng)也在緊鑼密鼓進行。1955年秋冬，錢三強擔(dān)任團長，率領(lǐng)39名科技人員組成考察學(xué)習(xí)團，分兩批赴莫斯科，在蘇聯(lián)理論與實驗物理研究所（當(dāng)時稱“熱工研究所”）等單位實習(xí)，他們的主要任務(wù)是在回旋加速器和實驗性重水反應(yīng)堆上實習(xí)，以便回國后參加蘇聯(lián)援建設(shè)備的安裝、調(diào)試、運行和利用。

　　1956年5月26日，蘇聯(lián)援建的“一堆一器”開工興建。短短兩年多，昔日的荒灘野嶺間出現(xiàn)了一座原子科學(xué)城，成為我國第一個比較完整的、綜合性的原子核科學(xué)技術(shù)研究基地。

　　1958年6月，喜報接踵而至：10日，我國第一臺回旋加速器第一次得到質(zhì)子束并且到達內(nèi)靶；13日18時40分，我國第一座重水反應(yīng)堆首次達臨界。7月1日，《人民日報》一版刊登消息，稱“它們的建成標(biāo)志著我國已經(jīng)開始跨進了原子能時代”。

　　1958年9月27日，國務(wù)院在中國科學(xué)院原子能研究所（原子能院前身）舉行隆重的移交生產(chǎn)典禮。國務(wù)院副總理、國家驗收委員會主任聶榮臻簽字驗收，國務(wù)院副總理兼外交部長陳毅元帥剪彩。

　　從這一天開始，我國原子能科學(xué)發(fā)展步入新征程。

　　從軍到民的核科學(xué)研究能力提升

　　核科技的發(fā)展離不開反應(yīng)堆、加速器等重大設(shè)施。當(dāng)今世界核科技水平的表現(xiàn)形式，集中體現(xiàn)在反應(yīng)堆、加速器的先進程度。

　　“一堆一器”建成后，我國核科學(xué)研究的技術(shù)裝備和實驗手段有了顯著提升。

　　圍繞“一堆一器”，原子能院開展了核裂變測量、核數(shù)據(jù)測量、核反應(yīng)研究等大量工作。其中最突出的是根據(jù)國防事業(yè)需要，積極開展科技攻關(guān)，為“兩彈一艇”成功研制作出了歷史性貢獻。

　　在第一顆原子彈研制方面，重水堆提供了裝料和裝料的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，研制了點火中子源，突破了钚生產(chǎn)堆燃料組件等關(guān)鍵技術(shù)。在第一顆氫彈研制方面，“一堆一器”完成了為氫彈技術(shù)路線選擇起到“定向”作用的輕核反應(yīng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)研究，為攻克氫彈材料氚的生產(chǎn)工藝提供了重要依據(jù)。

　　1960年4月，以重水反應(yīng)堆為基礎(chǔ)，建成了“東風(fēng)3號”零功率反應(yīng)堆，專門用于核潛艇堆模擬實驗，并提供了第一批實驗數(shù)據(jù)。此后，“一堆一器”還提供了第一艘核潛艇的啟動中子源，完成第一個船用動力堆初步設(shè)計，完成了核潛艇堆物理、熱工水力、燃料元件、壓力容器等研究與試驗，為1971年我國首艘核潛艇的下水作出了貢獻。

　　在人造衛(wèi)星和洲際導(dǎo)彈方面，“一堆一器”也作出了重要貢獻：為人造地球衛(wèi)星上天的材料性能和導(dǎo)航設(shè)備陀螺儀提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；為武器、導(dǎo)彈、衛(wèi)星研究用的元件和部件進行質(zhì)子束輻照考驗；為衛(wèi)星地面測試裝置生產(chǎn)千居里級的釙－210熱源。

　　十一屆三中全會后，原子能院貫徹“保軍轉(zhuǎn)民”方針，在優(yōu)先保證軍用的前提下，把工作重點轉(zhuǎn)向為國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生活服務(wù)方面。“一堆一器”為我國同位素生產(chǎn)和應(yīng)用、核電起步和發(fā)展、核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作出了重要貢獻。

　　到目前為止，人類發(fā)現(xiàn)的上千個人工放射性核素中，由中國人發(fā)現(xiàn)的屈指可數(shù)，但我國著名核化學(xué)和放射化學(xué)家肖倫先生是個“異數(shù)”。

　　在反應(yīng)堆建成兩個月后，肖倫帶領(lǐng)科技人員奮力攻關(guān)，生產(chǎn)出33種放射性同位素，開創(chuàng)了我國生產(chǎn)、應(yīng)用放射性核素的新紀元，結(jié)束了我國不能生產(chǎn)人工放射性同位素的歷史。

　　利用回旋加速器，科研人員研制了57Co、109Cd、67Ga等多種缺中子同位素，可生產(chǎn)300多種同位素產(chǎn)品，出口30多個國家和地區(qū)；開展了大量探測器計量刻度工作。

　　在我國核電起步和發(fā)展中，1978年，原子能院建成我國第一座元件材料熱室，為開展核電站燃料元件及材料輻照后性能檢驗及研究提供了重要技術(shù)手段；1986年圓滿完成秦山核電站一期壓水堆核燃料組件多次入堆考驗任務(wù)；1991年為秦山核電站的首次啟動，研制生產(chǎn)了壓水堆核心部件——中子源棒（又稱“點火棒”），填補了我國在該領(lǐng)域的空白，為我國核電起步作出歷史性貢獻。

　　根據(jù)核電廠操縱員執(zhí)照資格審查委員會要求，除了考核內(nèi)容和成績要求，操縱員還必須有300小時運行和10次以上開停反應(yīng)堆的經(jīng)歷。這對核電廠，特別是新建核電廠來說是不現(xiàn)實的。為此，101堆又承擔(dān)了秦山二期、三期、田灣核電廠等多批次的操作員和其他人員的操作培訓(xùn)。

　　萬鋼評價，在101重水研究堆建成后二十年間，工作人員遵循學(xué)習(xí)消化、掌握應(yīng)用、改造創(chuàng)新的方針，把101堆完全“吃透”，并先后對堆的設(shè)備、系統(tǒng)、操作、管理等方面進行了大量技術(shù)改進，擴大了反應(yīng)堆用途，實現(xiàn)了“一堆多用”目標(biāo)。

　　從技術(shù)引進到出口“中國方案”

　　上世紀70年代初期，在運行二十年后，101堆設(shè)備出現(xiàn)老化現(xiàn)象。冷卻劑在堆內(nèi)通道發(fā)生“漏流”，反應(yīng)堆被迫降功率至3MW運行。按照業(yè)內(nèi)說法，反應(yīng)堆壽期將至。另一方面，反應(yīng)堆用戶，特別是放射性同位素生產(chǎn)用戶，對擴大放射性同位素產(chǎn)量、增加品種、改善質(zhì)量有著強烈需求，而反應(yīng)堆的中子注量率和輻照孔道卻不能很好滿足需要。

　　如果勉強維持，可能導(dǎo)致反應(yīng)堆被迫關(guān)閉，給科研和生產(chǎn)造成巨大損失；如果主動改造，或許可以換來新生，但難度同樣很大，特別是在具有強放射性現(xiàn)場施工，設(shè)備和人身的安全保障難度更大。

　　1972年，幾經(jīng)權(quán)衡，原子能院正式推進反應(yīng)堆改建。

　　更換反應(yīng)堆內(nèi)殼是改建中的最大難點，也是改建成敗的關(guān)鍵。

　　內(nèi)殼活性區(qū)是反應(yīng)堆心臟，舊內(nèi)殼是一個直徑1.5米、高8.5米、壁厚只有8毫米的桶形鋁合金容器。由于反應(yīng)堆內(nèi)殼放射性很大，吊取操作必須一次成功；重水冷卻回路的工藝房間的輻射場最強，如果不采取有效防護措施，每人每天只能在現(xiàn)場工作十幾分鐘，每天需要調(diào)動數(shù)十人。

　　為解決這些問題，改建團隊采取了對回路系統(tǒng)進行化學(xué)去污、用鐵砂袋對局部放射性熱點進行屏蔽、使用遙控操作的電動砂輪切割機和自動焊機等幾項措施，使回路改建施工只用了十余人，就提前完成了施工計劃。

　　1980年，101堆完成以更換改造堆芯和重水冷卻系統(tǒng)為重點的一期改建工程。改建后的反應(yīng)堆額定功率提高到10MW，加強功率達15MW，最大熱中子注量率提高到1.3倍，輻照管道增加了2.6倍。改建延長了反應(yīng)堆的使用壽命，經(jīng)費投入?yún)s只有一個反應(yīng)堆新建費用的十分之一。

　　101堆的成功改建在國內(nèi)外引起強烈反響。美國核管會高級專家曾評價，改建是你們反應(yīng)堆的驕傲，也是中國的驕傲。1985年，101重水研究堆改建工程獲國家科技進步一等獎。

　　此外，101堆還為我國第一個大型核設(shè)施出口工程——871工程（即援助阿爾及利亞建造15MW多用途重水研究堆——比林堆），成功提供了全套技術(shù)和經(jīng)驗，并發(fā)揮了參照堆作用。

　　萬鋼回憶，當(dāng)時設(shè)計重任由誰來承擔(dān)，存在很多爭議。有人認為原子能院是一個研究院，不具備設(shè)計資格和設(shè)計能力。但原子能院熟悉101重水研究堆的歷史和現(xiàn)狀，具有大修改建實踐經(jīng)驗。中核總領(lǐng)導(dǎo)權(quán)衡后，確定原子能院為援建阿重水研究堆反應(yīng)堆工藝設(shè)計單位。原子能院及時組建了871工程處，將分散在各研究室的設(shè)計人員集中起來，開展重水研究堆工藝設(shè)計等工作。

　　在這項工程中，原子能院除承擔(dān)反應(yīng)堆工藝設(shè)計，還負責(zé)調(diào)試和技術(shù)培訓(xùn)。

　　雖然是以改建后的101堆為參照堆，但通過改進，比林堆功率比參照堆功率提高了50%，額定功率達到15MW，從技術(shù)上徹底解決了101堆改建前曾出現(xiàn)的反應(yīng)堆冷卻劑“漏流”問題。

　　1992年，871工程竣工。工程為我國贏得了良好的國際信譽，被譽為“南南合作”的典范，并于1995年獲得國家科技進步一等獎。

　　從邊緣到國際舞臺的中央

　　以第一座重水反應(yīng)堆為起點，1964年，原子能院自主建成我國第一座游泳池式反應(yīng)堆（49-2堆）。這是我國自主設(shè)計建造的第一座反應(yīng)堆，至今已安全運行50余年，主要用于醫(yī)用、工業(yè)用同位素生產(chǎn)，材料輻照考驗，單晶硅輻照嬗變等。2017年12月，49-2堆成功實現(xiàn)連續(xù)供熱168小時，目前泳池堆供熱示范工程已經(jīng)全面啟動。

　　1984年，原子能院自主建成我國第一座微型中子源反應(yīng)堆（原型微堆），隨后相繼在國內(nèi)建造了5座，并出口了5座。2017年8月，原子能院圓滿完成加納微堆低濃化改造，實現(xiàn)了習(xí)近平主席在2016年華盛頓核安全峰會上提出的“加納模式”，為世界防核擴散事業(yè)作出積極貢獻。

　　2010年，原子能院自主研發(fā)設(shè)計建成一座多用途、高性能研究堆——中國先進研究堆，其主要技術(shù)指標(biāo)居世界前列、亞洲第一，為我國核科學(xué)研究和開發(fā)應(yīng)用提供了重要的科學(xué)實驗平臺。該堆于2012年3月實現(xiàn)滿功率運行；2017年首次產(chǎn)生冷中子束流，束流品質(zhì)達國際先進水平。

　　2010年，原子能院建成我國首座快堆——中國實驗快堆。中國實驗快堆的建成標(biāo)志著我國在占領(lǐng)核能技術(shù)制高點、建立可持續(xù)發(fā)展的先進核能系統(tǒng)上邁出了重要一步。2010年，中國實驗快堆臨界入選中國十大科技進展和國內(nèi)十大科技新聞。目前，國家重大工程項目——600MW示范快堆已于2017年12月土建開工，原子能院負責(zé)核島主工藝及相關(guān)輔助系統(tǒng)設(shè)計。

　　從第一臺回旋加速器出發(fā)，1963年，原子能院建成2.5MeV質(zhì)子靜電加速器，為核物理研究工作創(chuàng)造了良好條件。

　　1987年，北京HI-13串列靜電加速器在原子能院建成。目前串列加速器已穩(wěn)定運行超過10萬小時，為我國低能核物理發(fā)展作出了重要貢獻。

　　1994年，原子能院研制成功30MeV強流質(zhì)子回旋加速器，該加速器每年供束時間約5000小時。以此為基礎(chǔ)，原子能院建設(shè)了我國第一個中短壽命放射性同位素生產(chǎn)基地，填補了我國加速器生產(chǎn)同位素的空白。該事件被評為1996年全國十大科技事件。

　　2007年，原子能院自主設(shè)計研制我國首臺高能大功率電子輻照加速器——10MeV/15kW電子直線輻照加速器，已累計穩(wěn)定運行超過31000小時。2018年5月，該院無損檢測電子直線加速器首次出口，實現(xiàn)中核集團加速器海外市場零突破。

　　2014年，原子能院自主研制的100MeV強流質(zhì)子回旋加速器建成出束，成為國際上最大的緊湊型強流質(zhì)子回旋加速器。“能量最高質(zhì)子回旋加速器首次出束”入選2014年中國十大科技進展。

　　萬鋼說，以“一堆一器”為牽引，原子能院目前形成了核物理、核化學(xué)與放射化學(xué)、反應(yīng)堆工程技術(shù)、加速器技術(shù)、核電子與探測技術(shù)、同位素技術(shù)、輻射防護技術(shù)和放射性計量八大學(xué)科。

　　“一堆一器”建成后，為我國核科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展培養(yǎng)和輸送了大批人才。在國務(wù)院和中央軍委表彰的“兩彈一星”功勛獎?wù)芦@得者中，于敏、王淦昌、鄧稼先、朱光亞、陳芳允、錢三強、彭桓武7人曾在原子能院建立功勛；先后有67位院士在原子能院工作過；上萬名各類科技人才從這里走向全國核科技領(lǐng)域；先后派生或援建了中國工程物理研究院、中科院高能物理研究所、蘭州近代物理研究所、中國輻射防護研究院等14個單位。為此，原子能院被譽為“中國核科學(xué)技術(shù)的發(fā)祥地”“中國核工業(yè)的搖籃”、核工業(yè)人才的“老母雞”。

　　60年來，原子能院圍繞堆、器開展了大量卓有成效的工作，據(jù)統(tǒng)計，共獲國家級獎勵153項，省部級獎勵1647項。其中直接由堆、器產(chǎn)生的國家級獎勵12項，省部級獎勵170項。

　　談及未來，萬鋼表示，原子能院將以中國實驗快堆、中國先進研究堆、核燃料后處理放化實驗設(shè)施、串列加速器升級工程以及國家級（部委級）創(chuàng)新中心和重點實驗室為科技創(chuàng)新平臺，全方位打造世界先進水平的核科技研究基地。目前原子能院正在申請兩大國際中心：國際研究堆中心、核技術(shù)應(yīng)用中心。

　　“我們已從國際舞臺的邊緣走到中央?！痹谌f鋼看來，上世紀五十年代的中國，還不具備自己建設(shè)反應(yīng)堆的條件，如果當(dāng)時不從蘇聯(lián)引進重水研究堆，肯定要經(jīng)過更加漫長的時間才能跨入原子能時代。盡管如此，我國科研人員并沒有墨守成規(guī)、一成不變、止步不前，而是敢想、敢改、敢做，最終走出了一條真正屬于自己的創(chuàng)新之路。而這，既是國家唯一的基礎(chǔ)性、綜合性核科研基地的使命，也是“一堆一器”開啟的國家責(zé)任擔(dān)當(dāng)。