武胜:驭核为武 止戈为胜
核材料被比作物质世界中的“魔鬼”和“天使”。对物理学家来说,这是一个取之不尽、用之不竭的丰富矿井。但对工程师来说,这就像一座难以控制的冰山。这是武器库存中最令人担忧的问题,还有许多未解决的世界级问题,被称为物理学家的梦想和工程师的噩梦。
“为军事力量控制核能”是武胜毕生致力的工作。
■赵小艺
武胜(193)
中国著名的核材料与技术专家于1999年当选为中国工程院院士。1934年9月23日出生于黑龙江省阿城县。1948年考入松江省行知师范学校,1952年考入阿城第一中学。1954年,他被护送到苏联预备役部。1955年,他进入苏联第聂伯彼得罗夫斯基冶金学院学习。1956年,他转到莫斯科有色金属学院学习有色金属。1960年,他被分配到北京第二航空部第九研究所,开始研究和开发第一颗原子弹的核部件的热处理。1964年,他移居青海221继续研究和开发核心部件,然后致力于氢弹的研究和开发,最终为中国首次氢弹原理试验提供了符合设计要求的部件。1971年,它被转移到第三线,开始开发和最终确定新的模式。自1981年以来,近30年来,高性能铀合金的研发、特殊材料的相容性和表面改性研究、材料表面防腐技术的研究以及材料中氚(氢、氘)和氦的行为研究得到了创造性的组织。他获得过许多奖项,包括国家科学技术进步奖、国防科学技术委员会科学技术进步奖和军事科学技术进步奖。2003年,他被任命为中国核材料协会副主席。2004年,他是表面物理和化学重点实验室学术委员会的主任。自1982年以来,他一直担任中国核材料学会常务理事。
谢谢你为国家服务。
1931年九一八事变后,中国东北成为日本的殖民地。1932年3月9日,末代皇帝溥仪在长春建立了伪满洲国政权,使东北三省陷入伪满洲国13年的统治。
1934年9月23日,武胜出生在黑龙江省阿城县的一个贫困家庭。日本帝国主义的一系列残酷的军事、政治、经济和文化侵略和迫害使人民痛苦不堪。混乱的社会形势和艰难的生活条件给武胜的童年留下了不可磨灭的记忆。他在日本傀儡奴化教育中度过了一个屈辱的青年“不知道自己是中国人”。
1945年日本投降后,东北三省的解放战争立即开始。1948年,东北三省相继解放。9月,武胜考入松江省行知师范学校。1950年,国家向来自贫困家庭的学生发放国家助学金,这使得武胜,这个曾经食物不足、衣着寒酸的国家,不再担心自己的生计,可以安心学习。他珍惜这个来之不易的学习机会。1950年,他加入中国新*主义青年团,积极参加抗美援朝运动。
1952年6月,退休的武胜进入阿城一中二年级,开始了他的高中学业。由于他的优异成绩和各方面的杰出才能,武胜于1953年8月光荣入党,成为阿城一中一名不可多得的学生党员。他多次被评为优秀学生和模范优秀学生*。高中毕业时,他赢得了“学生中的一面旗帜”的赞誉。1953年,他被选为阿城县第一届全国人民代表大会唯一的学生代表。
1954年9月,武胜以优异的成绩走进苏联储备部,开始了为期一年的俄语学习。学习俄语非常困难,但是武胜和他的同学学习非常努力,经常学得很晚。当时,留苏预备部的学习和生活条件相对优越。学生的生活水平已经足以应付当时中层*的待遇,服装、鞋帽和其他海外设备的分配也极其全面。武胜后来常常叹息道:“我从来没想过我能上大学,更别说出国上大学了。”"对祖国和人民的热爱让我感到肩上的责任很重。"新旧时代的巨大反差使他确立了“报恩报国”的坚定信念。
1955年9月,武胜踏上了去苏联学习的旅程,来到了乌克兰第二大城市德涅波尔彼得罗夫斯基冶金学院。尽管在苏联预备役部接受了一年的俄罗斯训练,但与实际应用仍有很大差距。为了通过语言障碍,除了吃饭和睡觉,武胜每天晚上都把所有的时间都花在学习上,直到晚上12点。他说,“国家派我出去学习并不容易,即使我很绝望,我也必须好好学习。”
由于国内对有色金属专业人才的需求,1956年9月,武胜转到莫斯科有色金属与黄金研究所学习有色金属压力加工。四年来,武胜一直在积极学习有色金属专业的基础课、理论课、技术课等知识。学校开设的大量实验课程不仅加深了学生对理论知识的理解,而且激发了学生强烈的学习兴趣。由此获得的扎实的基础知识、深厚的专业基础和良好的实践能力将在武胜今后的工作中发挥极其重要的作用。苏联大学*、*、活跃的学术氛围对他形成*、科学、包容、集思广益的学术思想,以及严谨、求实、善于探索、勇于创新的科学精神起了重要作用。
1960年6月,成功完成四年学业的武胜在同学中率先申请,并以优异成绩完成毕业答辩,当场获得冶金工程师称号。然后,他立即向大使馆申请回国,以便尽快回到他长期珍爱的祖国。
两颗不怕困难的炸弹
20世纪50年代初,新生的*面临着严峻的形势。帝国主义不仅对新中国实施了全面的经济和技术*,而且对新中国的安全构成了严重的军事威胁。这使中国人民认识到,要反对核战争,粉碎核讹诈,维护祖国安全,就必须有强大的国防和自己的核武器。
孙子说:“不战而屈人之兵是好人。”
中国一直是一个友好的国家,但是“如果外国敌人想侵略,他们将受到惩罚”!
中国发展核武器的最终目标是消除核武器!
1960年10月,回到祖国的武胜向北京第二航院第九研究所报到。这是一个为满足核武器发展需要而设立的机密单位。在严格的保密教育中,武胜明白了他的神圣使命——研发第一颗原子弹的核部件热处理。原子弹核部件的开发和生产是一项复杂的任务,涉及许多学科和领域,而热处理是最关键和最重要的技术。
对武胜和他的同事来说,没有人见过铀,也不知道它的物理和化学性质,也没有现成的热处理工艺。解决技术问题极其困难!
“我该怎么办?第一条:我们无论如何不能等。我们必须解决它。苏联专家没有给我们指导。我们屏住呼吸。我们是否能把它弄出来,更不用说我们是否决心要把它弄出来。第2条:当地骑马的方法。没有现成的东西,所以我们应该自己研究,找到出路。”
自力更生!“愤怒”研究!
“你不知道要学什么,你需要学什么”的学习原则使武胜能够向所有人学习并掌握它。他也可以一个一个地解决难题。
他首先从门捷列夫周期表中了解到锕系元素的物理和化学性质,从铸造开始,从如何建立真空系统和如何测量真空开始。第九研究所的研究人员的学习氛围非常浓厚。此时,在三年的自然灾害期间,每人每月的口粮是有限的。饥饿像噩梦一样困扰着每个人。绝大多数人都是浮肿的,但是每个人仍然以非凡的毅力坚持学习和工作。*感到很苦恼,并发布了“宵禁令”来保持体力。然而,武胜和他的同事经常“无意识地”研究到深夜11点。
1963年3月,北京第九研究所的原子弹理论设计完成。1964年1月,成功获得了高浓缩铀。为了集中力量打歼灭战,第二航务部第九局决定开展“草原大会战”。今年3月,武胜迁至青海221,与来自全国各地的专家、研究人员和技术工人一起,开始密集而有序地研发两枚炸弹。
青海高原海拔3200多米,自然条件恶劣,紫外线强烈,高寒缺氧。年平均气温零下0.4摄氏度,一年中有89个月穿着棉衣,无霜期短,春秋两季有沙尘暴。空气干燥,气压低,当水加热到80摄氏度时就会沸腾。馒头很粘,米饭是生的。
生活中的困难并没有影响每个人的战斗热情。在102车间第二工艺组副主任宋嘉树的指导下,武胜在不参考任何文献的情况下,克服了精密铸造核心部件的许多技术难题。张爱萍等领导同志观看了这个部件的铸造过程,赞扬了他们自力更生解决关键问题的精神。他们创造性地将螺旋管流道技术和静压淬火方法运用到阳模上,通过模具优化设计来探索铸件的收缩规律和控制铸件的尺寸。武胜和他的同事日夜奋战,进行了数百次试验,实现了精密铸造和成型,提供了符合原子弹原理试验设计要求的零件。
"我们需要原子弹和氢弹。"根据**的决定和部署,1964年10月,武胜转而着手解决热核组件成型技术中的关键问题。在宋嘉树的领导下,技术总监武胜作为技术团队的负责人,承担了在氢弹中形成锂氢(氘)成分的关键研究任务。这是一个非常困难和开创性的研究课题。
当时,美国和苏联对氢弹的热核功能部件的技术绝对保密,没有任何信息可以考虑和权衡。
武胜带领研究小组进行了充分的讨论。经过集思广益,我们决定用最短的时间进行多渠道的流程探索。根据试验结果,最终根据部件的设计要求选择了相应的工艺路线。硬而脆的晶体粉末材料用于热核部件的开发。这种材料具有导热系数小、热膨胀系数大、化学性质活泼、易吸水和变质的特点,而且成型性很差。它需要多专业的科技人员共同解决关键问题。通过不懈努力,建立了零件成型过程的状态控制和安全实验系统,设计并调整了零件成型工艺装置的结构,系统研究了工艺参数对产品微观结构、缺陷及相关性能的影响。最后,为中国首次氢弹原型试验提供了符合设计要求的部件。
是吴的一大创新
核材料在材料领域被比作“魔鬼”和“天使”。最典型的材料之一是有毒的和放射性的,这使得许多人变得苍白和畏缩。然而,其复杂多变的特点使其研究极具吸引力和挑战性。对物理学家来说,这是一个取之不尽、用之不竭的丰富矿井。但对工程师来说,这就像一座难以控制的冰山。这是武器库存中最令人担忧的问题,还有许多未解决的世界级问题,被称为物理学家的梦想和工程师的噩梦。
“为军事力量控制核能”是武胜毕生致力的工作。
20世纪80年代中期,根据国家战略部署,中国开始研制新一代装备。正如两枚炸弹开始解决“贫与贫”时代的关键问题一样,新一代设备的开发也是“在平地上建造高楼”,两者的艰辛是无与伦比的。作为一家从事核部件研究和生产的工厂的总工程师,武胜面临的第一个挑战是高性能铀合金部件的开发。
新一代合金零件的发展要求获得一种高强度、高塑性的结构材料,但该研究必须解决熔化、成形、加工和性能测试等一系列难题。作为总工程师,武胜根据研发要求制定了实验计划,组建了以多名技术骨干为核心的研究团队,并开始了十多年的研发工作。
一位曾经参与过这项研究的研究员回忆道:“作为一名总工程师,吴院士真的是言出必行,经常走在第一线。当时,我主要从事合金分析。研究条件很差。在炎热的日子里,工作环境非常困难,而且没有空调。他可以坐在办公室里听我们的报告,但不止一次,他亲自来到我们的实验现场,不需要任何人陪他。他来和我们讨论和分析各种问题。他的讨论和指导对我们理解这份材料起到了非常重要的作用。”
研究团队优化了原材料,提高了熔化坩埚和铸模的表面涂层质量,创新了制备方法,最终通过多项不同工艺的试验,使合金零件具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。部分性能指标达到国际水平,并已成功应用。
在那个时候,不仅需要开发新零件,还需要找到保护“旧零件”的方法。这些也是开创性的工作。
根据热核组分易潮解、金属铀组分易氧化腐蚀的特点,武胜自20世纪70年代以来组织开展了大量研究。在热核组件防潮保护涂层的研究中,通过选择多种材料进行测试和检测,最终研制出合适的薄膜材料,大大延长了热核组件的使用寿命,并在工程中得到应用。通过对铀及其合金表面电镀工艺、真空磁控溅射离子镀和多弧离子镀工艺及相关工艺试验的研究,取得了良好的研究成果,为工程应用选择提供了依据。通过与中国原子能科学研究院的合作,组织和引进了多功能金属离子注入机和全方位离子注入机等新技术,指导研究生开展金属铀表面铌离子注入等多项研究工作,显著提高了核材料表面的耐腐蚀性。
由于核材料的放射性和强化活性,它在制备、加工、组装、使用和储存过程中存在不同于普通材料的相容性问题。为此,武胜密切关注国外核材料的研究动向,充分发挥科研团队的智慧,以创新的思路制定研究计划,开展持续深入的实验研究工作。这一系列成果为核材料的加工、使用环境条件的控制和储存寿命的延长提供了科学依据。
此外,在氢(氘、氚)过程研究系统的重要结构材料研究中,以及在核材料组件的无损诊断研究工作中,武胜领导的一系列重大创新成果在工程应用中发挥了重要作用。
致力于教育人民和传播火焰
20世纪80年代,核材料研究团队曾面临缺乏接班人的困境。由于武胜和老一代科研人员的不懈努力,他成功地建立并逐步发展和加强了核材料(1998年改为核燃料循环和材料)的硕士和博士学位授予点。他还亲自担任过硕士和博士导师,并在特殊材料研究领域培养了一批科学骨干和学术带头人。
为了促进核材料及其部件发展的基础研究和应用基础研究的发展,吸引和培养研究所需的高端人才,武胜于1994年开始组织和规划国防科技重点实验室。经过多年的努力,实验室最终被国家批准于2003年建立。该实验室是我国在金属材料领域建立的第一个国防科技重点实验室,专门从事特殊材料的相容性研究。
在担任重点实验室学术委员会主任后,在武胜的领导下,实验室确定了锕系元素材料与环境相容性研究、表面改性研究和数值模拟应用研究等重点研究方向。经过十多年卓有成效的工作,实验室不仅与国内一流科研院所建立了良好的合作交流关系,而且在各个研究方向取得了许多重大进展和科研成果。部分成果甚至达到了国内领先和国际一流水平,为国防装备的研发提供了强有力的技术支持。
武胜对年轻的研究人员,尤其是他们的学生要求非常严格,并且最强调“学习”。他说学习的态度首先是严谨的,其次是着眼于长远。他说,年轻人应该有自己的思考和创新,而不是盲目崇拜外国和外国专家。他说我们应该密切关注材料科学的最新发展,结合实际大胆创新。中国人民有智慧、能力和信心做好自己的工作。
尼采曾经说过,“每天不跳舞是对生命的背叛。”
对武胜来说,他每天都没有想到这是对科学研究的背叛。
科学研究是他一生的挚爱。尽管他已经84岁了,但他仍然继续思考科学研究。
一名学生说:“他随时随地都在思考科学工程。每次我去看他,即使他病了,他也会谈论科技问题,哪些问题需要我们关注,哪些新技术和知识需要学习。他非常关心我们事业的发展,一直在思考如何使我们的事业更好、更强。”
他的学生和与他共事过的年轻人都有一个共同的理解——当发表论文或颁奖时,他经常拒绝把自己的名字放在名单上,或者把自己的名字放在最后。他总是给年轻人打分。但就信用而言,他一定是最伟大的...
然而,在谈到他的贡献时,武胜总是说:“第九研究院的老一代科学家几十年来为中国的核武器事业做出了巨大贡献,与他们相比,我还有很长的路要走。”
老一辈科学家的“爱国奉献、艰苦奋斗、协同研究、求实创新、勇攀高峰”的崇高精神和“淡泊名利、平和深远”的崇高品格,正通过他无言的个人教育潜移默化地传递给年轻人。
1957年,武胜在莫斯科有色金属研究所做了物理和化学实验。
1960年,武胜(后排右一)与莫斯科有色金属研究所的导师进行了交流。
20世纪90年代,武胜向他的上级汇报了他的工作。
基于核的优势扩大国防和民用技术的集成
英俊的毛冰
作为中国核材料与核技术专家,武胜院士不仅关注国防装备建设中重大核科学技术问题的解决,更关注国防与民用技术的融合在核科学技术长远发展中的重要作用。他早年在主管本单位技术工作时,明确提出要以核为基础,扩大优势,充分发挥优势学科和特色技术在国民经济建设中的作用。
作为他一起工作了30多年的学生和同事,我对此深有感触。
从20世纪80年代的“军转民”,到90年代的“军转民”,再到以*同志为核心的党*明确提出的“国防与民用技术相结合,协调发展”的国家发展战略,武胜院士数十年来一直是这一理念的践行者和推动者。他善于运用先进的民用技术解决国防装备建设中的科技问题,并将国防科技领域几十年积累的优势和独特的核技术拓展到国民经济建设的许多领域。
工业CT是国防装备不可缺少的先进无损检测方法。长期以来,只有少数发达国家能够发展它。自20世纪70年代以来,它一直被西方*和禁止。“束颈”激发了“绝地重生”。经过努力,武胜带领科研团队于2004年成功开发出具有自主知识产权的9MeV加速器工业CT系统,主要技术指标达到世界同类产品的先进水平。按照他开发“高性能工业CT”的发展理念,年轻的科研团队从2008年开始,经过10年的坚持和克服许多困难,在2017年底成功开发了15兆电子伏高能工业CT系统。综合性能指标达到国际一流水平,解决了国防装备大型部件长期无法检测的问题。该团队开发的一系列不同加速器能量的高能工业CT系统已广泛应用于国防装备和国民经济的许多领域。
氢能的高效利用和聚变能技术是武胜院士关注的国防与民用技术一体化的发展领域。吴院士认为,利用中国工程物理研究院材料研究所在氢同位素技术领域积累的长期技术优势,为国家先进能源建设服务,是国防人员义不容辞的责任。他计划该研究所的专家积极参与国际热核聚变反应堆(ITER)计划(俗称“人造太阳”),并领导氘氚燃料循环系统和关键技术的研发。自本世纪初以来,材料研究所先后承担了几个聚变能源项目的研究为主要单位。虽然ITER项目的真正实现需要一段时间,其中的艰辛是无法预测的,但研究团队坚信“生活中的每件事都必须自己去做,国家在一小步中是无限的”。
除聚变能源外,武胜院士还积极推动裂变能源和核安全等诸多领域的军事技术民用化改造。作为该领域的国内知名专家,他积极推动新型核燃料(特别是铀锆、铀钼等金属燃料和陶瓷等容错燃料)的开发,推动我国在核电和核安全领域的优势技术的推广应用,如放射性废物处理、核电站含氚废水处理、辐射防护材料和产品、辐射检测仪器等。核心技术不仅是国家的砝码,也是对抗遏制的利器。我为核电安全而独立开发的被动氢重组器、乏燃料储存材料和容器一上市,原本要价傲慢的外国制造商就会立即降价50%。在他的推动下,2017年,我院牵头的国家重点研发计划将全面实施。通过“生产-研究-研究”模式开发新一代核燃料,实现关键核电材料的国产化,提高中国核系统的安全性和经济性。
武胜院士强调,不仅要“军转民”,而且要“人民参军”。他还强调,他应该充分利用国内甚至国际的人才和先进技术来推动武器装备的发展。他规划和推广的“表面物理与化学”国防科技重点实验室就是这一思想的典型成果。利用实验室开放平台,通过实验室开放基金、国家自然科学基金、NSAF基金等形式。,吸引国内一流大学和一流科研院所的优秀科研力量参与国防装备诸多科学问题的研究,以博采众长,攻坚克难,互惠互利。
武胜院士积极推进“军民深度融合、互促互进”的进程。他最关心的国防装备发展所需的人才队伍建设也得到更好的推进和发展。
(作者是中国工程物理研究所材料研究所科技委员会副主任兼研究员)
本版组稿负责人:张嘉靖
中国科学新闻(2019-004第8版)
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