国奖是如何炼成的 | 本硕博横跨三专业,爱画画的他背后还有怎样的故事?
冯缤,复旦大学放射医学专业2017级博士生,2015年毕业于核工程与核技术专业,免试直升复旦大学放射医学研究所放射医学专业硕士研究生,2017年通过硕博连读考核,师从卓维海研究员,研究方向为辐射剂量学与防护。现任复旦大学研究生会副主席、枫林工作委员会主任。
30、40、50,氚
“我在全国三十一个省市自治区的将近四十个城市布置了大概五十个采样点,正在做我们国家大气氚水平的调查。”这个调查工作上一次开展是在上世纪90年代,距离现在已有27年;这27年里,中国的的核电事业飞速发展,随之而来的,是越来越多对核电站周边的环境问题的关注.
氚(Tritium),亦称超重氢,是氢唯一的放射性同位素,其理化性质与氢相似,可以直接参与生物体的代谢过程,它作为核电站主要的放射性流出物之一,一旦通过吸入、皮肤渗入或者食入等方式被摄入体内,会对人体的组织器官造成内照射危害。
冯缤说:“尽管大型流行病学统计调查结果并没有确定氚的辐射剂量危害,但从目前核能发展的趋势来说,氚的辐射防护问题确实不容忽视。我现在做的工作主要是弄清楚我们国家目前环境中的大气氚浓度水平,以这个浓度作为一个客观的观测指标,判断核电发展对周边环境影响的程度,这对打消公众疑虑,保障放射工作人员的职业安全,更绿色的利用核能、核技术也有一些推动作用吧。”读博的第一年,冯缤面对着三个选题,其中之一便是大气氚水平调查。
相比于万人研究级别的大学科,全世界研究辐射防护的人并不多,而氚的辐射防护研究更是小领域。这一领域,实际上是核工程与核技术,医学、环境科学的三重交叉学科。而冯缤与“氚”结缘,已有三年。
2015年硕士入学时,冯缤拿到了第一个课题——“设计一款被动式氚化水采样器”。采样,就是要把空气中的样品富集到采样器中;被动式,就要利用采集物质的浓度差异,通过自由扩散实现样品收集。由于被动式采样器价格低廉,采样过程不需要电力支持,因此可以满足长时间、大规模的环境调查需求。但早在上世纪八九十年代,国内外就已经有了几款被动式的氚化水采样器,并被广泛应用于核电站周围的氚浓度监测。面对这个课题,如何找到可以改进的地方,成了一个难题。
“刚开始还是想着照着传统的思路去做。比如说以前的采样器是一个方盒子,里面铺满吸附材料,在盒顶凿一个孔,布置在环境中,就能实现采样。但这些采样器的几何结构是没有什么科学依据的,而且在实验过程中我发现,开口朝上,空气中的沉降物也会附着在开孔处,这会导致采样效率的不稳定。于是我就在想,这个东西它在结构方面会不会有什么问题?如果能把采样器倒过来布置,是不是能解决这个问题呢?”从没有接触过结构设计的冯缤打开了自己的脑洞,开始查找资料。
这一查,他的目光从本领域“核科学与技术”转向了“环境科学”:“环境领域有很多这样类型的结构的被动式采样器用于采集大气中的汞、VOCs、臭氧等污染物,而且都已经比较成熟了,我就想到用这个方法应该也能用于氚化水采样器的改进。在我看来,做科研举一反三、触类旁通是很重要的。”
全国高校学生课外创意大赛上,冯缤(右2)与胡思得院士(左2)合影
冯缤(左2),潘自强院士(左3),卓维海研究员(右1)
核心难点有了突破,具体细节仍要慢慢探索:一个采样器几何结构应该如何设计?设计参数的根据应该是什么?
这时,课题组的陈波老师又提供了一个思路——用CFD(计算流体力学)的方法模拟采样过程中的流场变化,通过计算获取最佳的采样器几何结构。于是,他开始摸索钻研这一仿真技术,自学了Gambit、ICEM等有限元网格划分软件、Fluent等商用CFD专业软件的使用方法,最终实现了从建模到流体仿真的全过程。
那时候,枫林校区重建还在进行,他还住在漕宝路的复旦公寓。每天从宿舍到实验室大约要花去四十多分钟,在公交车上看着窗外的风景一道道闪过;可就是这样,他几乎每天都保持着“朝九晚十二”的节奏。冯缤印象非常深刻的一次,他连续在单位里面呆了五六天:“晚上得在这儿熬夜做实验,有时要用恒温恒湿箱做实验的,隔两个小时要就要换一次水。白天麻烦课题组的师兄师姐帮我换一下,回去洗个澡稍微睡一下又马上过来。冬天很冷,晚上也很难熬。”
15年入学开始研究,16年7月写好初稿,改了五六遍的时候给卓维海老师看,严谨的导师又指出了不少问题,接下来又是几轮修改;2016年10月4日,冯缤和陈波老师在国权路的上岛咖啡馆里呆了一天,从头到尾最后修改了一遍论文,投稿至环境科学的TOP期刊ATMOSPHERIC ENVIRONMENT,今年1月已被接受并发表。
冯缤基于CFD模拟仿真的结果,最终完成了采样器的设计开发,并根据这款采样器建立了一种新型大气氚化水的监测方法。依靠该课题所完成的内容,他提交专利申请一项,发表论文两篇,包括SCI论文1篇、综述1篇,参加国内外学术会议发表会议论文4篇,并在第二届中国氚科学与技术学术交流会上获得优秀口头报告奖。
冯缤本科是核工程与核技术专业,硕士念了放射医学,专门研究辐射剂量学与防护,博士又开始“捣鼓环境化学”。从物理,到医学,再到环境化学;从被第一堂杀老鼠的课的“瑟瑟发抖”,到通过刻苦学习绩点达到专业第一,再到举一反三地运用各个学科的知识研究课题,他打破的是学科间的壁垒,开拓的是人生更多的可能性。
红、橙、蓝,画
说着,冯缤把微信打开,点开自己的相册,找到10月6日的记录。那天他发了两张照片,都是组图,是和女朋友在画室中的情景。女友完成了一张深蓝星空下的雪山图;他在画一张秋景图,一条小径,两旁有树,树叶呈现出大片大片的黄色、橙色,背景是颇有层次感的蓝色,明艳可爱。
“我很享受生活的过程,喜欢不断去尝试新的事物。比如说,我会和女朋友找间画室去学习油画,勾线,色彩分块、填满,再逐渐地把细节加上去。”
“你学过很多年画画吗?”
“没有,这是第一次尝试。不过有老师在旁边指导。”冯缤笑答。
冯缤用“健谈”、“脑洞大”、“乐于助人”解释自己吸引女朋友的原因。其实也是这些优点,让他结识了不少朋友。
从研一设计氚采样器,到博一开展全国氚水平调查,他说自己很感谢朋友们的帮助:“在内蒙,我确实没有认识的人,但是我有在内蒙呆过的同学,她会介绍内蒙的同学给我认识;西藏拉萨我也设有有几个采样点,这也是通过朋友介绍联系的。”
来到复旦大学之后,他的大多数朋友是通过研究生会枫林工作委员会认识的;也是在枫林工作委员会,他和许多朋友们建立了深厚的“革命友谊”。
研究生一年级,他加入了枫林工作委员会的办公室,成了这个部门里唯一的男生,也三近几年里部门中唯一的一名男生。经过一学期的锻炼,他开始担任办公室主任,在任职期间,他带领部门完成了主校区研究生会四个职能部门的对接工作:办公室的财务报销,秘书处的通知和文件整合,人力资源部的招新纳新,以及组织部的干部管理。“充实”,他用这个词来形容当初的工作,“感觉那一年简直充实到爆。”
如今,冯缤已经被选为研究生会副主席、枫林工作委员会的主任,他要带着研会的同学们,一起担负起整个枫林工作委员会的各项工作;他希望,把若即若离的院系紧密联结起来,用“朋友”关系反哺枫林的团学工作。这一年,枫林校区历史上第一次团学联的工作例会召开了;这一年,枫林校区各个院系的团学联主席建立起了良好的私交;这一年,上海医学院90周年庆的一系列活动有条不紊地开展了……冯缤见证着这些变化,更为这些改变默默付出着。
复旦大学枫林校区院系团学联主席第一次会议
冯缤(中)的寝室被评为复旦大学文明寝室,室友3人合影
作为上医90亮灯活动总负责人与亮灯效果的合影
面对曾经的成果,面对眼前的责任,冯缤仍然谦逊地说:“我身边厉害的人还有很多,我需要学习的地方还有很多,我离“厉害”还有很长的距离。但从听故事的角度来说,大家可能又会觉得这个人很有意思,好像什么事都做了一点。”
“不厉害吗?”
也许充盈了那副秋景画的烂漫色彩,会给出一个答案。
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