揚鞭奮蹄 完善自我
——記清華大學核研院助理教授李澤光

本刊記者 范佳樂 范燕燕

揚鞭奮蹄 完善自我
——記清華大學核研院助理教授李澤光

本刊記者 范佳樂 范燕燕

李澤光參加國際會議

2015年，國家發展改革委、外交部、商務部聯合發布了《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》,如今，在“一帶一路”發展倡儀下，我國承建的工程項目突破3000個，僅2015年，我國企業就對“一帶一路”相關的49個國家進行了直接投資。“走出去”已成為“一帶一路”的標桿，而在標桿上還懸掛著兩張不得不提的“名片”——高鐵和核電。

清華大學核研院助理教授李澤光就一直專注于其中一張“名片”——核電研究，他在反應堆物理、新型反應堆設計以及先進模擬機方法研究與軟件開發方面，獻出了自己的一份力量。

蒙卡研究升級之旅

世界著名核物理專家喬治·伽莫夫曾說過，在無窮大的世界里，部分可能等于全部。也許科研就是有這樣巨大的力量，令李澤光在反應堆物理計算和蒙卡算法研究中沉迷不已。從本科期間，李澤光就開始跟隨導師王侃從事有關反應堆蒙卡計算方法的研究，直到現在，他的很多研究還是基于相應方法開展。

李澤光所提到的蒙卡方法，究竟是什么？又包括什么研究方向呢？首先還要從反應堆物理說起，簡單來講，它是研究整個反應堆設計的基礎內容，也就是說其實反應堆物理是用來描述反應堆從發生核反應到怎樣放熱的全過程，也只有通過了解與計算反應堆物理是怎樣運行、怎樣放熱的，才能進一步研究怎樣將帶動放出的熱量用來推動系統進行發電。而蒙卡方法也是反應堆物理計算中的一種分析方法，它在全堆精細模型計算分析中有不可替代的重要作用。

“反應堆物理是反應堆設計里面最核心的內涵。”李澤光所言非虛，舉個例子就會簡單明了。如果一個核電站設計中包含堆物理設計，那么就可以稱其為反應堆核電站，反之也就是我們常說的常規電站。“常規電站和反應堆核電站的最大區別就在于熱量如何產生。”李澤光補充道。

從本科到博士再到如今已經工作多年，蒙卡研究給了李澤光更多的研究動力，使他力求通過研究尋找新的突破口。功夫不負有心人，博士期間，李澤光研發了反應堆蒙卡分析程序RMC，其所在團隊也在國內首次公開發布反應堆物理蒙卡軟件。“軟件發布后，我們在一直不斷完善其算法的同時，也在完善軟件。”李澤光說道。

今年，李澤光抓住“精細”的翅膀，再度對蒙卡程序的計算問題出擊。雖然蒙卡程序在全堆精細模型臨界計算中已經取得較好的成果，但在全壽期實際燃耗計算分析方面，還遠遠不能進行實際應用。而在達不到實際應用的同時，對反應堆全壽期燃耗分析的要求反而一直在提高，于是基于全堆精細模型的反應堆蒙卡全壽期實際燃耗計算就成為了反應堆物理蒙卡方法研究中的“香餑餑”。

為了使其算法研究和程序開發獲得國際領先水平，李澤光一直在努力，今年，他申請了國家自然科學基金常規面上項目“基于全堆精細模型的反應堆蒙卡全壽期實際燃耗計算研究”，重點開展截面在線展寬、蒙卡子通道物理熱工耦合、大規模燃耗計算數據分解以及換料燃耗計算等核心方法的研究工作。要知道，在反應堆物理蒙卡程序應用上，計算性能一直是制約其發展的重要因素，提高蒙卡程序的計算效率，加速計算時間就是李澤光研究的當務之急。

雖然項目剛剛推進，但對李澤光來說，已經是萬事俱備，只欠東風。他打算通過仔細研究在線截面展寬，提出一種蒙卡物理/子通道熱工耦合方法，用該方法來解決長久以來全堆尺度精細模型下的蒙卡物理熱工耦合難題。并繼續對蒙卡物理/熱工耦合中的通用特性，如協同并行、網格對應、截面展寬、耦合收斂等，進行更加深入的分析。

在蒙卡全堆百萬量級燃耗區大規模燃耗計算問題上，單節點（12CPU）并行情況下內存占用不超過200G一直都是科學家難以企及的目標，但李澤光認為基于大規模并行及數據分解算法，勢必可以將這塊難啃的科學“骨頭”拿下。此外，他結合蒙卡物理熱工耦合、臨界搜索、大規模燃耗、蒙卡pin-by-pin 換料算法的相關研究，計劃對蒙卡燃耗計算在全堆全壽期實際燃耗計算上實現全新突破，這樣一來就可以大大拓寬反應堆蒙卡物理分析計算的應用范圍。

與此同時，相信李澤光在方法研究基礎上新開發的程序，不僅可以作為先進概念反應堆全壽期設計的工具，還可以為傳統確定論物理設計方法和程序提供全壽期精細模型的結果校驗和比對，具有巨大的應用創新價值。

直面工程現場實踐

諸多成果的背后，是李澤光付出的不懈努力。在多年的科學研究過程中，李澤光深感核能工程學科是一門工程應用性極強的學科，但只有理論，而無具體實踐考察，研究根本力不從心，為此，他經常跑到工程一線，邊觀察邊發現，在現場實踐中做起了科學研究。

在理論研究與實地考察相結合的研究方法指導下，李澤光還發現了如果單純只從理論入手無法發現的問題。眾所周知，高溫氣冷堆體積異常大，其安全性卻幾乎是無“堆”能及，在工程現場中，也啟發了對高溫堆蒙卡計算方向的探索。李澤光介紹，在高溫堆現場實踐一年期間，他接觸了很多第一年的工程內容，對于高校教師非常難得。工程實踐一方面提升了自己研究設計工作理念，另一方面也啟發了新的研究方向，例如緊湊型氣冷堆內容。高溫氣冷堆巨大的體積使其在應用領域極為受限，目前他正著手在減小體積的前提下，提高堆的功率密度，再度保證安全性能。這樣一來，應用就更加靈活，海島、移動車輛以及其他特殊場合都能夠有其用武之地。

此外，他還發現隨著近年來，計算機，特別是超級計算機的飛速發展，科學對于計算能力在精細性方面的要求越來越高，如我國首臺千萬億次超級計算機系統“天河一號”和“神威·太湖之光”超級計算機就是在精細計算要求下應運而生的。尤其是“天河一號”，一經問世就問鼎了全球超級計算機前500強排行榜第一的位置。

在高溫堆現場

和計算機一樣，在反應堆分析方面，越來越精細的要求一定是必然。因此，目前及未來他將利用超級計算機的便利資源，盡可能用更精細的方法對反應堆進行模擬和計算，力求能夠更真實地還原反應堆的特性。

之所以能夠堅持科研之路并收獲滿滿，李澤光直言離不開導師的諄諄教誨。“我博士期間的導師，也就是清華大學的張作義教授和王侃教授，對我在學術與科研態度上的影響很大。”李澤光介紹，張作義教授可以說是他在核能領域的領路人，在核能整體概念的理解以及如何解決科研問題方面，給了他很多指導性意見。而王侃教授則更加具體化，對李澤光在博士期間的研究方向、課題選擇等方面給予了極大的幫助。

有了導師的助力，李澤光在科研上如魚得水，在他看來，正是因為熱愛，才能堅持，他也希望自己能夠不忘初心，在科研中繼續砥礪前行，勇往直前。