作者:陈思 崔磊磊 逄锦桥 田飞 张越 来源: 中国科学报 发布时间:2023-3-3
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杜祥琬:自主创新,把中国做强大

 

2021年,杜祥琬在北京举行的第三届未来能源大会上作报告。

1982年,杜祥琬翻译了《核反应堆物理学中的变分法》一书,利用变分法思想,推导出一套积分量对于微观量敏感度的公式,基于这套公式,通过编程建立了我国第一个中子学计算敏感度程序。

■陈思 崔磊磊 逄锦桥 田飞 张越

新中国70余年的科技发展历程中,一批又一批科研先行者自立自强,以国家需求为己任,高扬自主创新的旗帜,不断推动时代的进步。杜祥琬是这些先行者的杰出代表,为我国核武器、强激光技术和能源战略的发展作出了历史性的突出贡献。

在核物理领域继承创新

1959年,在核物理学家钱三强的主持下,国家选派包括杜祥琬在内的30名大学生到苏联莫斯科工程物理学院攻读原子能专业,1964年杜祥琬以优异成绩毕业,学成回国后被分配到中国工程物理研究院(当时称为“二机部九院”)理论部。

1975年,在新一代武器研究的开创时刻,杜祥琬受命创建和领导中子物理学研究室,涉及核试验诊断理论和中子学参数与计算方法。杜祥琬主持中子物理学研究室期间,带领团队攻关数年,翻译了美国专家小斯特西写的《核反应堆物理学中的变分法》;率先在国际上提出非线性中子输运方程;利用变分法思想,推导出一套积分量对于微观量敏感度的公式,并把它编程,建立了我国首个中子学计算敏感度程序;研制了多套适应设计需要的中子群参数;基于对基础数据重要性的深刻了解,推动成立了中国核数据中心与几十个研究单位与高校参加的工作网,系统发展了我国核武器中子学研究,实现了中子物理精确化模拟由扩散到输运的重大突破。

《中国科学技术专家传略-理学编·物理卷4》这样描述他的成绩:

针对新一代武器存在多个复杂过程、设计逼近临界极限,需要发展精密的物理诊断方法以实现精确的武器设计的全新要求,他正确确定了武器中子物理学的研究方向与课题,提出和发展了多种热测试手段,并具体提出了一系列新的诊断思想和方法,利用可测的物理量提取武器内部反应的时空信息。

(1)发现了“理论的裂变次级中子数存在系统偏差”和群参数临界调整误差的“超临界放大效应”,及其对核武器理论设计的影响。

(2)研究了高压缩热核聚变区“中子-中子碰撞效应”及“超高能中子”的产生,并经试验证实。提出了“非线性中子输运方程”的概念及其求解法和新的超高能中子诊断项目等。

(3)在主持研究时期,对各个核试验诊断项目的理论方案和计算负责技术把关,使我国的核试验诊断理论在与实验密切结合的过程中得到全面系统的发展,满足了武器研制所需的多种信息量及其精度的要求,形成了系统的核试验诊断理论。

(4)主持研究室深入进行了核武器中子物理学精确化的研究。

中子物理学研究室10年来的成果,不但有自己的创新,而且做得比较系统。中子物理精确化、核诊断理论,都是中国自己独立做的,因为这个领域当时在国际上严格保密,没有任何同行的经验可借鉴,这个创新完全是在实践和理论碰撞的过程中撞击出来的。

在强激光领域开疆拓土

1987年初,为了国家需要,杜祥琬的研究领域开始从核武器技术转到国家高技术某研究领域。杜祥琬担任该领域专家组成员兼秘书长,协助首席科学家陈能宽院士领导专家组,负责制订并实施相关研究发展计划。1991年,杜祥琬接任国家高技术某领域主题专家组首席科学家一职。

在高能激光系统的研制过程中,强激光器的光束质量始终是受到高度重视的核心问题。对于光束质量的深刻认识和重视,杜祥琬一直强调这个思想源于王大珩、王淦昌等老一辈科学家,历次主题会议上,他们都谆谆教诲大家要高度重视激光的光束质量问题。

为了获得优质的光束质量,杜祥琬带领团队进行长时间探索与实践,多次组织专题研讨。1996年7月,专家组在长春组织召开了氧碘化学激光光腔与光束质量研讨会,对COIL(氧碘化学激光器)的光腔选择与光束质量问题进行了较深入的研讨,提出了改进方法,明确了对腔型选择的基本思路和方案。

交流研讨会上、实验室现场、技术鉴定会上都留下了杜祥琬的足迹。深夜的灯光下更是留有他刻苦攻读、奋笔疾书的身影。虽然同为物理,可高能激光毕竟与核物理不同,为此杜祥琬一有时间就恶补相关的光学知识,并进行深入研究。在激光研究的实践中,他不断学习、总结、提高,在光束质量方面写出了一系列重要论文。

例如,1997年4月,他撰写的《实际强激光远场靶面上光束质量的评价因素》发表于《中国激光》。文章提出了能量型应用的强激光光束质量的一种评价标准;2005年3月,在第十五届气体与化学激光和高功率激光国际研讨会上,杜祥琬发表了论文《描述强激光光束质量的四个因素》,讨论了用于远距离激光能量传输应用的远场激光束质量表征,并以此为出发点提出了聚焦性、稳定性、近场光点的激光强度均匀性和可持续性四个因素,以描述大功率激光装置的光束质量;2010年5月,他撰写的论文《影响高能激光系统核心特征量的要素》发表于《强激光与粒子束》,阐述了对国际上正在发展的高能激光系统核心特征量的理解,分析了影响这个核心特征量的若干要素;2021年9月,在中国科学报社、北京大学经济学院联合主办的主题为“持之以恒加强基础研究”的第十三届创新中国论坛上,杜祥琬以高能激光系统光束质量研究为例,强调基础研究是推动科技创新和进步的基石。

杜祥琬常说“光束质量就是强激光系统的生命线”。在领导高能激光事业几十年的发展中,杜祥琬自始至终坚持这一重要认识,很多技术突破都以此展开,比如激光器腔型、自适应矫正、高能激光传输等,而这正是决定高能激光事业成败的关键因素之一。

在较短时间内,杜祥琬带领技术专家和科研工作者,使新型激光技术的研究达到国际先进水平,实现大跨度技术进步,取得了科学界公认的杰出成就。

在能源气候变化领域登高望远

2002年,杜祥琬当选中国工程院副院长,负责主持中国能源发展战略咨询研究工作,与其在核技术和激光技术研究领域深耕基础研究和技术创新一样,在此期间,年过花甲的杜祥琬一以贯之地坚持科技自主创新,主持研究并提出了一系列能源战略创新发展思路,特别是对可再生能源和核能发展方面的战略研判,有力推动了我国能源转型,主持参与了国家2020年和2030年低碳发展战略目标的论证。为我国应对国内外气候变化作出了突出贡献。

2021年,中央经济工作会议明确将“做好碳达峰、碳中和工作”确定为年度八大重点任务之一。中国能源结构转型按下“加速键”。在第三届未来能源大会(北京)上,杜祥琬以“未来能源与‘双碳’目标”为主题作大会报告,提出在能源转型大趋势下,能源资产将是能源技术的创新开发能力,以及对新能源关键矿物质的掌握能力及新材料的科学创新能力,而实现“双碳”的里程碑式目标,需要重大科技创新作为支撑。

不论是在核物理领域继承创新,在强激光领域开疆拓土,还是在能源气候变化领域登高望远,杜祥琬始终以国家需求为己任,高扬自主创新的旗帜,在基础前沿和技术创新领域奋勇争先。

“没有人教你怎么样把中国做强大,把中国做强大,只有靠我们自己。”这句话是杜祥琬院士家国情怀的真情流露,更是我们中国科学家自我超越、实现科技强国梦的使命与担当。

(作者单位:中国工程物理研究院)

《中国科学报》 (2023-03-03 第4版 印刻)
 
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