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(qiáng)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(shí)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(xiàng)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(shí)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(shí)間點(diǎn)上回望，原子能院院長萬鋼評價(jià)，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(xiàn)。紀(jì)念“一堆一器”建成60周年，不僅因?yàn)樗鼈兪俏覈丝萍及l(fā)展的象征，還因?yàn)槠涮N(yùn)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(shí)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(qiáng)任副所長。

　　雖然是剛成立的基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)，但錢三強(qiáng)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(shí)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(shí)行封鎖……

　　當(dāng)時(shí)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(gè)核裝置。

　　他們是如何發(fā)展的？錢三強(qiáng)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(qiáng)為團(tuán)長的蘇聯(lián)考察團(tuán)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(jī)構(gòu)這一項(xiàng)。錢三強(qiáng)認(rèn)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(jī)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(shí)驗(yàn)中心，考察團(tuán)參觀了680MeV環(huán)形加速器和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。

　　在交談中，錢三強(qiáng)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?！?/p>

　　陪同參觀的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究來說，它們是不可少的。你們想從蘇聯(lián)引進(jìn)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(dá)成協(xié)議。因?yàn)檫@涉及核燃料，而核燃料是國家嚴(yán)格控制的。”

　　近兩年后這項(xiàng)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(tuán)與蘇聯(lián)政府簽訂了《關(guān)于為國民經(jīng)濟(jì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)行、維修，以及在這些設(shè)備上進(jìn)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(qiáng)上任后的第一項(xiàng)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(shí)，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(jìn)行。1955年秋冬，錢三強(qiáng)擔(dān)任團(tuán)長，率領(lǐng)39名科技人員組成考察學(xué)習(xí)團(tuán)，分兩批赴莫斯科，在蘇聯(lián)理論與實(shí)驗(yàn)物理研究所（當(dāng)時(shí)稱“熱工研究所”）等單位實(shí)習(xí)，他們的主要任務(wù)是在回旋加速器和實(shí)驗(yàn)性重水反應(yīng)堆上實(shí)習(xí)，以便回國后參加蘇聯(lián)援建設(shè)備的安裝、調(diào)試、運(yùn)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(gè)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(bào)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(dá)內(nèi)靶；13日18時(shí)40分，我國第一座重水反應(yīng)堆首次達(dá)臨界。7月1日，《人民日報(bào)》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(jìn)了原子能時(shí)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(yàn)收委員會主任聶榮臻簽字驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)。

　　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(diǎn)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(shí)驗(yàn)，并提供了第一批實(shí)驗(yàn)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(gè)船用動力堆初步設(shè)計(jì)，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(yàn)，為1971年我國首艘核潛艇的下水作出了貢獻(xiàn)。

　　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(xiàn)：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(jìn)行質(zhì)子束輻照考驗(yàn)；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(diǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)閲窠?jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活服務(wù)方面?！耙欢岩黄鳌睘槲覈凰厣a(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(xiàn)。

　　到目前為止，人類發(fā)現(xiàn)的上千個(gè)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(gè)“異數(shù)”。

　　在反應(yīng)堆建成兩個(gè)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(jì)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(gè)國家和地區(qū)；開展了大量探測器計(jì)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(yàn)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(yàn)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(diǎn)火棒”），填補(bǔ)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(xiàn)。

　　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(shí)運(yùn)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(shí)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(jià)，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(jìn)行了大量技術(shù)改進(jìn)，擴(kuò)大了反應(yīng)堆用途，實(shí)現(xiàn)了“一堆多用”目標(biāo)。

　　從技術(shù)引進(jìn)到出口“中國方案”

　　上世紀(jì)70年代初期，在運(yùn)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(yùn)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(kuò)大放射性同位素產(chǎn)量、增加品種、改善質(zhì)量有著強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)反應(yīng)堆改建。

　　更換反應(yīng)堆內(nèi)殼是改建中的最大難點(diǎn)，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(gè)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(qiáng)，如果不采取有效防護(hù)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(tuán)隊(duì)采取了對回路系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)去污、用鐵砂袋對局部放射性熱點(diǎn)進(jìn)行屏蔽、使用遙控操作的電動砂輪切割機(jī)和自動焊機(jī)等幾項(xiàng)措施，使回路改建施工只用了十余人，就提前完成了施工計(jì)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(diǎn)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(qiáng)功率達(dá)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(fèi)投入?yún)s只有一個(gè)反應(yīng)堆新建費(fèi)用的十分之一。

　　101堆的成功改建在國內(nèi)外引起強(qiáng)烈反響。美國核管會高級專家曾評價(jià)，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(jìn)步一等獎。

　　此外，101堆還為我國第一個(gè)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(yàn)，并發(fā)揮了參照堆作用。

　　萬鋼回憶，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)重任由誰來承擔(dān)，存在很多爭議。有人認(rèn)為原子能院是一個(gè)研究院，不具備設(shè)計(jì)資格和設(shè)計(jì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。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(jì)單位。原子能院及時(shí)組建了871工程處，將分散在各研究室的設(shè)計(jì)人員集中起來，開展重水研究堆工藝設(shè)計(jì)等工作。

　　在這項(xiàng)工程中，原子能院除承擔(dān)反應(yīng)堆工藝設(shè)計(jì)，還負(fù)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(jìn)，比林堆功率比參照堆功率提高了50%，額定功率達(dá)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(yù)，被譽(yù)為“南南合作”的典范，并于1995年獲得國家科技進(jìn)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(diǎn)，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(jì)建造的第一座反應(yīng)堆，至今已安全運(yùn)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(yàn)，單晶硅輻照嬗變等。2017年12月，49-2堆成功實(shí)現(xiàn)連續(xù)供熱168小時(shí)，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(shí)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(kuò)散事業(yè)作出積極貢獻(xiàn)。

　　2010年，原子能院自主研發(fā)設(shè)計(jì)建成一座多用途、高性能研究堆——中國先進(jìn)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(shí)驗(yàn)平臺。該堆于2012年3月實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行；2017年首次產(chǎn)生冷中子束流，束流品質(zhì)達(dá)國際先進(jìn)水平。

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

　　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(yùn)行超過10萬小時(shí)，為我國低能核物理發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

　　1994年，原子能院研制成功30MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器，該加速器每年供束時(shí)間約5000小時(shí)。以此為基礎(chǔ)，原子能院建設(shè)了我國第一個(gè)中短壽命放射性同位素生產(chǎn)基地，填補(bǔ)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(jì)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(jì)穩(wěn)定運(yùn)行超過31000小時(shí)。2018年5月，該院無損檢測電子直線加速器首次出口，實(shí)現(xiàn)中核集團(tuán)加速器海外市場零突破。

　　2014年，原子能院自主研制的100MeV強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(hù)技術(shù)和放射性計(jì)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(qiáng)、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(hù)研究院等14個(gè)單位。為此，原子能院被譽(yù)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(jì)，共獲國家級獎勵153項(xiàng)，省部級獎勵1647項(xiàng)。其中直接由堆、器產(chǎn)生的國家級獎勵12項(xiàng)，省部級獎勵170項(xiàng)。

　　談及未來，萬鋼表示，原子能院將以中國實(shí)驗(yàn)快堆、中國先進(jìn)研究堆、核燃料后處理放化實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為科技創(chuàng)新平臺，全方位打造世界先進(jìn)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(jì)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(shí)不從蘇聯(lián)引進(jìn)重水研究堆，肯定要經(jīng)過更加漫長的時(shí)間才能跨入原子能時(shí)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)。