運怡冰
社會的進步、經濟的發展離不開能源,能源與人類生產、生活息息相關,然而,煤、石油、天然氣等傳統能源,由于其不可再生性而在飛速減少,使得全球都出現了能源危機,能源也成為世界各國經濟戰爭的一個籌碼。在各國科學家都在竭盡全力尋找新的可再生能源時,中國工程物理研究院研究員彭先覺先生提出了一種安全、綠色的清潔能源—新型聚變-裂變混合堆,為我國的能源產業指出了一條光明大道。
新型聚變—裂變混合堆:新能源的發展方向
能源是現代生活重要的物質基礎,是整個社會未來發展必須關注的重大課題,國家也在積極號召科學家們找到解決能源問題的辦法。上世紀90年代初,彭先覺就曾帶領科研團隊嘗試著用在地下爆洞中實施核爆的方法來提供能源的可能性,并進行了較系統的概念研究。當時他們的想法是希望將核武器研究所積累的先進技術民用,為人類未來的生存發展作貢獻,于是提出了一種清潔、持久的能源概念—核爆聚變電站。
彭先覺表示,目前中國工程物理研究院的聚變能研究工作主要集中在慣性約束聚變上,一方面是激光驅動聚變,一方面是Z箍縮驅動聚變。Z箍縮驅動聚變是從2000年左右開始的, 2001年起,他主持了院Z-Pinch(也稱Z箍縮)研究并在2006年提出了一種適合Z-Pinch應用的聚變點火靶設計,2008年又把點火靶發展為能源靶。該設計是一項重大創新,但又是基于已掌握的物理知識,理論預測可靠性高。理論計算表明,這種靶皮實可靠,并可較大幅度降低對驅動加速器電流的要求,展示了Z-Pinch應用于聚變研究及能源的美好前景,為我國的核聚變能源發展做出了巨大貢獻。
2007年底,彭先覺在國內磁約束專項支持下,領導團隊進行混合堆概念研究,首次在國內提出了次臨界能源堆概念及相應的設計技術路線。次臨界能源堆突破了傳統混合堆的設計理念,通過巧妙設計,充分發揮了聚變和裂變優勢互補的作用,使之在各方面都具有非常優良的品質。在綜合了次臨界能源堆、新型聚變靶及Z箍縮驅動器設計建造等方面的判斷之后,他們于2008年秋正式提出了Z箍縮驅動聚變裂變混合堆(Z-FFR)的概念。這是一種非常安全、經濟、持久、環境友好的核能源,以當前的判斷,它更是一條極具競爭力的千年能源技術路線。目前該概念逐漸獲得國內科技界和核能界越來越多的認同,并逐步邁向科學驗證及工程研究實施階段。
可以說,這是一種完全原始性的創新,是核能領域一種全新的理念和思維。目前該項概念研究已進入到相當深入的程度,尚未發現有不可逾越的障礙。然而,這些研究多為理論和部分分解性實驗,必須建設較大型的科學裝置來驗證聚變的工程技術可行性,這就需要國家的扶持。為此,彭先覺希望國家對此能給予高度的重視,真正來了解、判斷,然后實施,這樣才能較快解決實際進行中遇到的問題,為國家的能源、環境、氣候問題的解決早日做出應有的貢獻。
尖端科技,引領核武器自主發展之路
其實,彭先覺能夠在新能源研究領域有所建樹,離不開他當初在核武器領域的研究經驗。原來他曾先后擔任二機部九院理論部科研組長、研究室主任、所副總工程師、副所長;二機部九院副總工程師、科技委副主任、科技委主任,1993年起兼任原國防科工委核試驗專家組組長(兩組長之一),2002年任總裝備部科技委兼職委員及核武器技術專業組組長。在二機部九院工作期間,彭先覺主要從事核武器的理論研究和試驗。他認為,中國在核武器研究領域經過獨立、自主發展,使其與美蘇等發達國家的核武器基本處于同一個水平,并且各有所長。
在多個重要武器型號的理論研究、設計中,彭先覺主要參與負責氫彈次級(也即氫彈主體)方面的工作,并先后領導完成了幾個重要型號的物理設計,使其性能得到大幅提高,他還是其中幾項關鍵設計思想的提出者。之后,他參與領導了氫彈次級小型化的研究,尤其是他提出的次級氫彈小型化技術路線,被實踐證實是正確的,大幅提高了比威力,是我國氫彈次級設計達到世界先進水平的主要貢獻者之一。另外,他還對一些特殊性武器進行了探索,并利用核試驗的機會,用搭車的方式進行了這些武器的原理試驗,也都取得了成功。
由于在核武器研究、設計、試驗等工作中的重要貢獻,彭先覺先后獲得科學大會獎,國家科技進步一等獎四項、二等獎二項、三等獎二項及部委級獎多項。1994年獲國家有突出貢獻中青年專家稱號,1992年獲光華科技基金一等獎,1997年獲何梁何利基金科技進步獎。
1995年,彭先覺調任中物院任副總工程師。這之后,他主要從事發展戰略研究,不僅參與研究制定了我國“八五”期間核試驗規劃和各次核試驗方案,還經常深入科研生產第一線和試驗現場,協調解決各種難題,提出了多項提高核武器綜合性能的建議,在院“九五”“十五”“十一五”科技發展規劃制定中發揮了重要作用。
創新思維,在實踐中不斷凸顯
在我國尖端武器設計方面,彭先覺曾提出頗具創新性和先進性的設計路線,為我國尖端武器設計達到先進水平做出了重要貢獻。那么他的這些創新思維都是如何形成的呢?他認為這些創新思維都是在工作中不斷去追求卓越的目標而逐步形成的。他說自己的工作是一種應用研究,應用研究中很重要的一點就是要充分了解自己的研究領域和國家的需求。以核武器研究為例,美國人領先于我們,并已取得了很多成果,記者對此也進行了相關報道,這為他們的研究提供了諸多便利。但是,簡單地去查閱資料并不能把這些東西做出來,所以在不知道美國人如何做的情況下,他們就需要根據自己所掌握的核武器物理知識,進行富有創造性的思維。他們總是先猜測可能的核武器設計方法,然后用粗估或數值模擬的方法進行大量的模擬計算,這樣往往能比較快地得出結論。
彭先覺介紹說,因為不能進行大規模的核武器核實驗,尤其是在中國,數值模擬就顯得非常重要。他們可以通過數值模擬不斷改進設計、試驗、測試的方法,包括建立一些重要的參數庫,這也衍生了另一種說法,那就是核武器研究另一個很重要的貢獻就是推動了計算機技術的發展。另外,他們擁有自己的優秀科研創新團隊。九所的前身理論部,有很多國內物理、數學研究領域的頂尖專家,這些專家知識淵博、判斷力很強,他們還經常平等地與大家一起討論,鼓勵大家積極發表自己的見解,也鼓勵大家積極探索研究,因此形成了一種優良的學術氛圍和傳統。
另外,彭先覺表示,創新原本是對企業來講的,現在已經擴展至整個國家,希望進行全面的創新和超越,特別是科學技術方面。然而,過去我國科學技術領域一直是在西方的引導下發展的,采取的是一種跟隨戰略,目的是把西方的東西學過來,把它用好。但是現在看來,光是學習西方技術是不行的,還必須自己創新。
改革開放以來,我國已經經歷了三十多年的發展,各方面的創新能力均得到了提高,也充分證明了國家提出的創新思想的正確性。那么究竟如何進行創新呢?彭先覺認為,創新不是簡單地做些與國外發表的文章稍有差別的東西,而是要強調原創性,即新理論新方法的發現、理論認識的深化、方法的簡便有效、產品功能的提升與擴展等,也即更應強調成果的應用價值。