“准备好了吗?”
“准备好了。”
得到肯定答复后,中国科学院上海应用物理所正高级工程师、核与辐射安全技术部主任蔡军和同事们穿戴好防护用品并手持长杆辐射监测仪,一步步靠近钍基熔盐实验堆的尾气处理间。
厚重的屏蔽门缓缓开启,监测仪伸进去的瞬间,急促的“滴-滴-滴-”声骤然响起。
蔡军扫了一眼监测仪上瞬间升高的数值,迅速关上屏蔽门。整个过程才几分钟,却为钍基熔盐实验堆后续检修工作的安全奠定了坚实的基础。
“这就是辐射防护工作的一部分。”蔡军告诉《中国科学报》,“辐射看不见、摸不着、闻不到,却能在无形之中对人体造成伤害。因此我们将辐射看作老虎,跟老虎打交道,危险当然有,但琢磨透了老虎的‘脾气’,就敢摸一摸老虎屁股……”
蔡军在TMSR综合仿真实验平台前(受访者供图)
自信:从谈核色变到与核共舞
2024年10月,中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆(以下简称实验堆)成功获取钍入堆运行数据,成为国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。
这个“国际唯一”的背后,离不开蔡军团队在辐射防护工作中的出色表现,这是无数次与辐射“交手”后积攒的经验,磨练出“敢摸老虎屁股”的胆量和“能扒老虎皮”的底气。
蔡军和核辐射“结缘”,始于高考报志愿时那次毫无预兆的“调剂”。原本想学医的蔡军,却被阴差阳错调剂到辐射防护专业。本科、硕士、博士,一路读下来,从最初对核辐射的恐惧与排斥,到逐渐喜欢上这份工作。
“刚入行时,谈到核就想到原子弹、氢弹、切尔诺贝利……”蔡军回忆,“真正开始工作后,才逐步意识到,这是一份既平凡又特殊的事业。”
说它平凡,是因为摸清这只“老虎”的脾气后,发现辐射并非像人们想的那样可怕,防护和其他工作并没有本质的区别。同时,辐射防护又关乎人员与环境安全,三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故、福岛第一核电站事故等都对世界造成了深远的影响……
“因核而生”的上海应用物理研究所建所伊始就形成了最高标准、最严要求的传统。“严慎细实才能做好辐射防护,只有先做好自身防护,才能更好地守护团队的安全。”所里前辈和导师曾不厌其烦地提醒蔡军,如今也是蔡军对团队科研人员耳提面命的话。
“辐射防护绝无小事。”蔡军说,“只要全面细致做好方案,严格执行操作规范,‘核老虎’并没有什么可怕的。”
蔡军进行辐射监测设备性能调试(受访者供图)
转身:从零开始挑战反应堆辐射
到上海应物所后,蔡军一边读研究生课程,一边参与上海光源的辐射防护工作。2011年,未来先进核裂变能-钍基熔盐堆核能系统先导专项立项时,蔡军正在读博。
有一天,导师夏晓彬研究员过来,问他愿不愿意转到钍基熔盐堆辐射防护方向。
“夏老师说核能是重要国家战略,这是一种第四代先进反应堆,可以充分利用我国丰富的钍资源,这也是个很好的平台,面临不少的技术挑战,能学到很多新东西。”蔡军说。
当时上海光源项目已经通过验收,其辐射防护体系完备、技术成熟,留在上海光源一切都能驾轻就熟。转到钍基熔盐堆一切都要从零开始,而且反应堆辐射防护与上海光源相差非常大。
“上海光源是加速器装置,加速器的束流一停,辐射的影响就比较小了。”蔡军解释说,“但熔盐堆里有核燃料,即使停止运行,核燃料里的放射性物质仍在衰变,还会持续产生辐射,沾有燃料盐的设备、中子活化产生的部件、处理裂变气体的放射性尾气处理工艺等都有辐射。而且,反应堆里的放射性核素种类比上海光源更复杂,辐射防护的挑战更艰巨。”
更重要的是,实验堆是国际唯一加钍运行的反应堆,辐射源项需要从头摸索,屏蔽防护措施、辐射监测设备都要在实践中检验。其中,强辐射环境下的屏蔽防护、高活化环境下的放射性气体监测、设备检修维护的辐射防护……每个环节都面临挑战。
蔡军没有犹豫,对未知的好奇甚至让他期待能早点进入这个新领域。
上海应物所有个传统,碰到问题负责人要冲在前面。实验堆安装和调试现场,辐射防护团队一直都“走在前头”。
每次检修前,辐射防护团队先制定详尽的方案,考虑所有可能的风险并准备预案。工作人员进入检修现场时,辐射防护人员走在最前面,首先采用辐射监测仪把整个区域的辐射场摸清楚,确认安全后,其他人员才能跟进。
施工过程中,辐射防护人员会全程陪同监管,指导作业过程中的辐射安全。工作结束后,团队还要检测现场是否存在污染,清理废物,恢复原状,确认好施工现场,最后才关门上锁。这样的作业流程,蔡军和团队重复了无数次。
在实验堆设备检修时,由于反应堆已经运行并发生了核裂变反应,在设备中会存在一些放射性物质。因此规定在辐射控制区内的任何设备检修前需要辐射防护人员进行确认安全,辐射防护工作不到位,人员绝对不能进入检修。辐射防护团队要进行现场测量、分析,判断检修设备里面可能存在什么放射性物质,辐射达到怎样的水平,弄清楚之后才能针对现场制定方案,建立有效的防护措施,确保检修过程中人员与环境的辐射安全。
安全无小事,在实验堆调试运行过程中,辐射防护团队24小时待命响应随时出现的问题。有一次晚上9点多在驻地酒店,还没来得及伸个懒腰手机就响了起来,他边接听电话边匆匆赶到现场。还有一次他正在上海开会,接到通知直接从会场赶赴武威基地。从上海到武威,尽管相隔两千多公里,只要现场需要,他和团队随时奔赴现场。
“实验堆几台关键设备的检修维护,我都从头到尾全程参与。”蔡军说,“干我们这个的,最怕突然手机响。手机响了,无论在哪儿都要立即赶赴现场,这是我们的工作常态。”
十多年坚守和努力,蔡军带领团队攻克了钍基熔盐实验堆基于液态燃料的源项分析、高温强辐射无水环境下的屏蔽防护、气载放射性监测等关键技术难点,相关研究有力支撑了钍基熔盐实验堆获得国家安全许可。
坚守:用积淀筑起信任之“墙”
辐射防护的本质是在人与辐射间筑起一道安全之“墙”,将看不见的猛虎挡在高墙之内。
在实验堆加核燃料调试及设备检修阶段,很多人听说要在核反应堆上施工,心里难免有抵触。为打消疑虑,辐射防护团队坚持“第一个进场,最后一个离开”。
这份坚守,也换来了现场施工人员的信任。
“只要你们辐射防护的人在,我就不怕。”一位现场施工负责人对蔡军说。
日前,蔡军因在钍基熔盐堆辐射防护领域的突出贡献,获颁中国科学院第七届科苑名匠。
“这对我们是鼓舞也是鞭策。”蔡军说,“我们现在正全力向建设30兆瓦热功率的小型模块化钍基熔盐堆(研究堆)目标挺进。”功率量级提高后,辐射肯定会提高,也将会出现一些新情况、新现象,这是从来没人碰到过的新情况,因此需要去深入研究。而且功率提高后对辐射防护要求更高了,包括对设备的防护,检修维护则更复杂。”
从实验堆到模块化的研究堆,从弄清楚辐射源头到做好射线的屏蔽防护、识别辐射的准确监测,蔡军和团队要搭建一套“哪里有辐射问题都可以及时发现并做好防护”的防护系统。在辐射监测中,气载放射性物质的监测尤其麻烦,这个受到环境的干扰影响比较大,团队需要结合钍基熔盐堆特点深入监测技术研究,实现对气载放射性物质的准确测量。
“所有这些都是挑战。”蔡军说,“有了前期的研究积淀,相信我们一定会筑牢这道‘安全之墙’。”
这道墙,看不见,却无比坚实。
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