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周永茂:科研裂變 家國情深

來源:人民日報海外版2019-12-02 09:22

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  作者:人民日報海外版記者 沈冰清、張保淑、芮鈺雅

  從學習機械制造到轉向原子能研究,從核潛艇反應堆設計到核燃料和元件考驗,他時刻響應祖國的召喚,努力實現科研領域的跨越;從服務于祖國的核武事業到領銜引進國外先進試驗性核反應堆,從加入致力于核科學基礎和應用研究的科研院所到任職于中國核工業集團對外工程公司,他適時轉換角色,不斷開拓事業和人生的新境界。

  臨近古稀之年,他再次華麗轉身,全身心投入醫用核微堆建設和應用研究,為人類抗癌事業孜孜以求,研制出世界首個“醫院中子照射器”,使中國在硼中子俘獲療法領域大步跨入國際先進行列。老驥伏櫪,志在千里,一生為“核”的他,仿佛實現了科研生涯的裂變,獲得超凡能量,讓88歲的耄耋之年迸發出科研的青春與熱情,放射出璀璨的生命光華。

  他就是中國工程院院士、核反應堆工程專家周永茂。

  冬日一個陽光明媚的午后,北京西直門外大街首建金融中心大廈六層的一間會議室,我們與周永茂相對而坐,傾聽他約一個甲子勤奮攀登的科研故事,感受他科技報國的熾熱情懷。

  填補空白 期待推廣

  “你們上午實地進行了探訪,可以看到,它使用的是名副其實的微堆,體積很小,結構很簡單。更重要的是,堆芯核燃料濃縮鈾的濃度只有12.43%,可以確保安全。在醫院找個安放的空間很方便,完全有條件成為門診治療項目。”一落座,周永茂就詢問起本報前沿科創調研組一行當日上午探訪“醫院中子照射器”的情況,并饒有興致地闡釋起其特點和優勢。“醫院中子照射器”是周永茂最近十多年的心血之作。為此,他不僅費盡心力,而且把所得的香港何梁何利科學與技術進步獎獎金全部拿出來做起步研究費用。

  “您當初為什么下這么大決心,志在必得?”對此,周永茂回答說,核能如果利用好,就是造福人類的天使,不僅可以為人類提供豐富的能源,而且為癌癥治療開辟了路徑。從居里夫人發現放射療性及其后的種種應用開始,核醫療特別是硼中子俘獲療法在一些發達國家和地區發展突飛猛進。中國每年癌癥發病率較高,但是此前一直沒有專門用于硼中子俘獲療法的核裝置,他作為核反應堆工程專家,多年來致力于微型反應堆研究,有技術能力、有責任為國人在此領域做出貢獻。

  周永茂研究發現,國外中子源是幾百到上萬千瓦功率的大中型核反應堆,用于臨床治療很不便。他憑借多年微堆研究經驗,下決心不僅要研制出中國自己的硼中子俘獲療法核裝置,而且要體積小、造價低、操作方便,可供醫院臨床使用,使中子俘獲療法惠及普通患者。經過十余年艱苦奮斗,在包括中國工程院院士、時任天壇醫院院長王忠誠等十多位院士的鼎力支持下,一座30千瓦功率、具備兩條治療中子束、配設現代分析儀器的“醫院中子照射器”終于在2010年建成,填補了國內空白,并于2012年摘得中國核能行業協會科學技術一等獎,2013年獲評“中國十大核科技進展”之一。

  回顧“醫院中子照射器”研制和實驗之路,周永茂感慨其中的艱難,在缺少有關方面統籌協調和支持的情況下,他只有積極爭取科學界的支持和襄助,進行跨學科、跨行業的合作和攻關,充分利用自己多年在業內的影響力,千方百計調動和整合資源。此外,他還要克服資金不足的困難,自掏腰包無疑是杯水車薪,為此,他只得四處尋求支持。“有志者事竟成,國家衛生健康委前不久進行調查發現,中國不僅有了用于硼中子俘獲療法的自主知識產權的核裝置,而且實現小型化并已用于臨床實驗了。”周永茂自豪地說。

  對“醫院中子照射器”的臨床實驗情況,周永茂坦言有喜有憂:喜的是,從到目前為止進行的幾例惡性黑色素瘤患者臨床治療來看,效果都非常好;憂的是,獲正式運營許可以來約5年間,僅治療數例,距離其發揮應有的效能相差太遠,也嚴重制約該領域進一步創新發展。“期待國家衛健委能盡快制訂并出臺有關以硼中子俘獲療法抗擊癌癥領域的總體規劃,推動相關技術和裝置臨床應用,滿足患者的需求。中國在核技術和醫療水平方面整體實力雄厚,只要統籌安排、協調推進,我認為5年內,就可以實現領跑。”周永茂信心十足地說。

  鐘情微堆 國際領先

  周永茂對中國硼中子俘獲療法治療癌癥技術的信心,在很大程度上來自對中國小型核堆技術水平的認知。“醫院中子照射器”應用的就是微堆技術,而中國微堆技術在國際上處于公認的領先地位,以周永茂為代表的中國核能專家經過多年努力,不僅在國內建成系列微堆,而且在國際競爭中勝出,產品打入海外市場。

  對于中國微堆技術取得國際領先地位的原因,周永茂的解釋是,一方面是被逼出來的,另一方面得益于一些中國核能專家研究重點轉向微堆。他解釋說,上世紀80年代,中國受制于經濟實力等方面的因素,不得不放棄一些大型核能項目的研究和建設,轉而研究微堆,他本人當時就受命領銜微堆研制工作。通過對比,他發現,所謂微堆就是自己之前設計的高通量工程試驗堆的縮小版,建設這類反應堆對他而言沒有困難。于是,他帶領團隊開始微堆建設。令他沒想到的是,他們的微堆建設工作引起了時任國際原子能機構總干事布利克斯的關注,施工期間,布利克斯曾3次來華親臨現場查看并給予熱情鼓勵。

  1984年,周永茂主持研制成功具有自主知識產權、固有安全性、無人照料運行的民用微堆。該堆之后實現產業化,在國內建了4座。憑借優異的性能和技術創新,該型微堆榮獲1987年國家科技進步一等獎。周永茂榮獲國家級有突出貢獻中青年專家稱號,摘得2000年何梁何利科學與技術進步獎。

  “我們還實現每年出口一個微堆,連續出口5年。中國微堆贏得了國際口碑。”周永茂回憶說。

  在微堆建設過程中,周永茂不知不覺地深深愛上了它。他說,微堆有大型堆諸多不可比擬的優點,比如固有安全特性、建設周期短、資金投入少等。但是他同時強調,微堆建設要解決好一個問題,那就是必須把濃縮鈾的濃度降到足夠低,確保安全。“布利克斯之所以特別關注我們當時進行的微堆建設,可能是因為國際原子能機構注意到微堆在民用方面的獨特價值和優勢,想深入了解中國在此領域的技術水平。”周永茂說。

  “醫院中子照射器”是中國微堆發展的一個里程碑,成功實現了一系列技術突破,而大幅降低反應堆濃縮鈾的濃度至12.43%即是其中之一,為大規模應用和推廣奠定了堅實基礎。

  響應召喚 奉獻核武

  如果說從事民用微堆研發和建設,致力于“醫院中子照射器”研制、應用和推廣是周永茂出于個人科研興趣的主動選擇,那么從事核潛艇研制則是其響應祖國召喚、無條件服從國家需要的結果。 1958年,在黨中央批準了核潛艇研制工作后,周永茂所在的研究所有3名科技人員被挑選組成調研組,參與核潛艇的早期調研與設計,而他就是其中之一,由此成為中國第一批研制核潛艇的科技人員。

  1958年11月,中國海軍方面組織了一個出訪蘇聯的代表團,爭取該國在核潛艇研制方面給予支持。8月,周永茂接到命令,在1個月內為代表團準備好核潛艇設計圖紙。雖然中國此前從未涉足核潛艇領域,沒有任何可供參考的資料,但周永茂硬是憑著之前留蘇時完成小型沸水堆核電站的畢業設計的一些記憶,如期完成了任務。

  代表團訪蘇回國后,有關方面確定了“大溫差、小流量”的核潛艇雙流程堆芯結構設計。雖然中國三年經濟困難時期,核潛艇項目一度“下馬”,但周永茂心里卻不曾放下,堅持研究。1965年,核潛艇項目重新啟動,1970年,中國自己研制的第一艘核潛艇成功下水。“我們研制的第一代核潛艇服役了很長時間,直到近兩年才被第二代核潛艇替代。”周永茂說。

  “亞洲第一堆”——49-3高通量反應堆是中國核能領域的一座豐碑,周永茂功不可沒。被委以重任后,他二話沒說,帶著120人的工程設計隊伍奔赴四川。1971年3月,工程正式破土動工,在條件十分艱苦的“大三線”,他們開始了建設工作。由于長時間、高強度、高壓力工作,周永茂的身體亮起了紅燈。“我在四川搞高通量反應堆奮戰多年,每天工作都很緊張,勞動強度很大,身體終于吃不消了,心臟出了問題。”周永茂回憶說。不得已,他只得返回北京。功成不必在我,1979年12月,49-3高通量反應堆達到首次物理臨界,1981年12月,該項目通過了國家驗收并正式投入運營,“亞洲第一堆”由此載入中國核工業發展史。

  如果從開始參與核潛艇研制算起,周永茂從事核能事業已約60年。彈指一揮間,一個甲子歲月悄然流逝,中國大地歷經滄桑巨變,而他依然堅守著那顆為國為民的初心。今天,他正奮戰在用核能抗擊癌癥的國際科技最前沿,一身戎裝,風雨兼程。

  人物小傳

  周永茂,1931年出生,核反應堆工程專家。浙江省寧波市鎮海區人。1955年畢業于上海國立交通大學。畢業后進入北京中科院物理所(現名為中國原子能科學研究院),長期在科研第一線從事設計、研究和建設工作。

  周永茂參與首座核潛艇反應堆的設計,為中國第一代核潛艇選定了雙流程堆芯方案。之后受命組建中國首個核燃料元件試驗研究組,開展了包括金屬鈾芯在內的多種堆用元件考驗。國防工業大三線建設時期,周永茂帶隊進入四川,協助完成中國首座高通量試驗堆的設計與建造。改革開放后,他主持開發出微型中子源反應堆,轉向民用微堆領域。

  本世紀初,周永茂主持開發中國首座中子俘獲療法專用的新型核裝置——醫院中子照射器,之后實施了中國首例黑色素瘤患者的臨床試治。周永茂曾獲得全國科學大會獎、何梁何利基金2000年度科學與技術進步獎,兩次獲得國家科學技術進步獎一等獎。1995年,他當選為中國工程院院士。

  鏈接

  硼中子俘獲療法(BNCT)

  硼中子俘獲療法(BNCT)是一種選擇性殺傷腫瘤細胞的二元放療靶向治癌新技術。其原理是:為患者注射硼化合物攜帶劑,可裂變的硼元素選擇性富集于腫瘤細胞,受到中子束照射后發生俘獲反應,釋放出能量高、射程短的相關粒子和離子,從而精確破壞單個腫瘤細胞,對相鄰的正常細胞損傷較小。

  1936年,一位美國科學家首先提出中子俘獲療法(NCT)原理,為BNCT治療癌癥提供了理論基礎。目前,日本、美國等的BNCT技術都進入臨床水平,但其所用中子源均為幾百到上萬千瓦功率的大中型核反應堆,難推廣到醫院實施。而中國開發的“醫院中子照射器”體積小、功率低、造價低、操作方便且安全性強,是世界首臺專為BNCT提供中子源的核裝置,適合醫院使用。

[ 責編:萬霽萱 ]
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