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“核二代”罗英:为“巨龙”铸“芯”,绽放硬“核”芳华

科普中央厨房 北京科技报社 2023-07-05


2022年“我和妈妈学科学”活动,正在全国各地火热开展,活动特邀请来自各界的杰出女性作为代言人。今天,一起走进代言人罗英的硬“核”科研。

撰文/记者 吕冰心  图文编辑/陈永杰

新媒体编辑/吕冰心
从1层爬到6层楼的高度进行高空作业是种什么体验?
在普通人的观念里,女性可能难以胜任这种类型的工作。但罗英早就熟门熟路,甚至攀爬的速度并不亚于男性。头戴蓝色安全帽,身穿利落工作服,一个娇小的女性身影一边向上攀爬,一边仔细检查设备。 
这个内径尺寸约4米,高度约十几米的钢铁巨炉,其实是华龙一号核反应堆压力容器。而这个毫不畏难、从不言弃的倔强身影则是中国核动力院核反应堆系统设计技术国家重点实验室副主任及项目副总师、副总监,博士生导师,四川省学术和技术带头人,中核集团科技带头人罗英。
▲罗英正在检查华龙一号反应堆核心设备(供图/罗英)
从秦山核电站二期工程到我国自主知识产权三代核电华龙一号示范工程,从反应堆结构设计、材料研究、装换料工艺及设备设计到反应堆技术创新、反应堆前沿跨界研究工作,从技术骨干到成长为独当一面的学科技术带头人,罗英始终秉持“潜心反应堆科研事业、以中国核动力引领世界核动力”的信念,解决了多项重大技术难题,为我国由核工业大国向核工业强国迈进做出重要贡献。

“时刻准备迎接新的挑战!”近30年栉风沐雨,砥砺前行,罗英最好的年华都倾注到了祖国核工业的自主创新上,“做喜欢且有意义的工作,好像感觉不到疲惫。”

传承薪火,赓续“〇九精神”

作为“核二代”,罗英的童年是在“九〇九”基地度过的。彼时的“九〇九”还是一个神秘的代号,当年,建造核潜艇被列为国家第9项重大工程,基地便由此得名,直到解密后才逐渐被人们了解和认识。在那里,不仅研发出了第一代核潜艇陆上模式堆,还发出了中国核能第一度电,被誉为中国核动力工程的摇篮。

“干惊天动地事,做隐姓埋名人”。在罗英的记忆里,父母和周围的叔叔阿姨总是很忙碌。生于斯长于斯,正是在“九〇九”基地强核报国氛围的感染和耳濡目染的熏陶下,罗英默默在心中种下了一颗种子——长大也要当科学家!在这样的初心指引下,1993年,22岁的罗英握紧手中的“接力棒”,聚焦核反应堆研究,开启了真正的硬“核”人生。
▲罗英在秦山二期核电站反应堆核心设备出厂现场(供图/罗英)
扎进核工业技术的海洋,罗英没有片刻停歇,在汗水的浇灌下,这颗小小的种子开成了一路繁花,至今已收获了全国五一巾帼标兵、全国三八红旗手、四川省优秀共产党员、四川省最美科技工作者等多项荣誉。 
2020年,罗英的荣誉簿上又添重要一笔——“彭士禄核动力创新突出贡献奖”。彭士禄,著名的核动力专家,是中国核动力事业的开拓者和奠基者之一,也是带领“九〇九”基地潜艇核动力装置陆上模式堆试验背后的第一任核潜艇总设计师。获此殊荣,罗英备受鼓舞,话语间透露着喜悦与自豪,“作为后辈,很开心完成了这样一份传承”。 
核工业是高科技战略性产业,是国家安全的重要基石。翻开厚重的历史长卷,从秦山核电站到华龙一号,我国核工业发展史就是一部自主创新史。像罗英一样的核工业奋斗者们犹记得,“九〇九”基地珍藏的老照片里,第一代核潜艇陆上模式堆的压力容器外面贴着一幅字:“中国人民有志气、有能力,一定要在不远的将来,赶上和超过世界先进水平。” 
如今,站在“〇九精神”自强自立、求真务实、创新协同、拼搏奉献的历史起点上,罗英不仅坚定不移传承了老一辈科学家精神,也诠释了新一代核动力人的担当。
或许,追逐明灯的人,自己本身就是一盏明灯。 
最近,罗英成为由中国科协科普部、全国妇联宣传部主办,中国科协农村专业技术服务中心、北京科技报社承办的 2022 年“我和妈妈学科学”活动代言人,以致力于自主创新的硬“核”担当,充分展示了乡村全面振兴中的巾帼力量,引领妇女儿童科学素质提升。

▲罗英成为2022 年“我和妈妈学科学”活动代言人

逐梦“秦山”,始得玉成

大学毕业后,罗英走进中国核动力院,开启了人生中的第一个大项目,我国“自主设计、自主建造、自主管理和自主运营”的第一座国产大型商用核电站——秦山核电二期工程。

核反应堆,是核电站的核心,也是整个核动力工程的核心技术之一,其功能性、安全性和先进性直接决定整个核动力工程的性能。这里是核电站核能利用的第一步,核裂变就在这里发生,而反应堆结构则是我们保证反应堆可控核裂变的第一大“功臣”。 
当时,罗英主要负责反应堆压力容器的科研设计攻关。罗英向记者介绍,压力容器是核反应堆安全的重要屏障,所有的核反应都要在压力容器的大肚子里发生。设计时需充分考虑长寿命、高可靠性、高安全性的要求,同时还要从反应堆结构的总体层面考虑整个系统的引领和先进性指标。 
谈及研发过程中遇到的困难,罗英说,“这是一个体系性的困难。”秦山核电站二期工程虽然可以参考此前的大亚湾核电站,但实际上也有许多创新和变化。例如由原本的二环路转变为三环路,这样一来,很多工作在实际推进中就随之发生了改变,因此需要重新设计,再进行成套体系的研制。最终,经过不懈努力,罗英成功攻克了每一个关键点,解决了重大不符合项,保障了节点按时完成。 
回顾自己的成长,罗英认为与她长期深入工程现场密不可分。除了设计图纸,罗英还要跟各制造厂进行沟通,随后跟随工程进行驻场服务。制造厂在哪里,哪里便有罗英的身影。曾经有三年时间,罗英都是在韩国某制造厂度过的,“最早进去,最晚出来,全周期完成各项任务。”受限于当时的工作任务和交通条件,她连春节都没有回家。为了保障项目高质量完成,罗英必须时刻关注他们的实验是否满足设计要求、制造是否满足工艺要求,此外还需要到核电厂检验安装是否满足要求,进行调试运行等。

此后,罗英又相继参与了秦山核电站二期扩建,方家山核电站等20多个机组的核反应堆研发工作,为后续开展华龙一号全球首堆福清5号机组反应堆的创新设计夯实了基础。

以自主创新为“巨龙”铸“芯”

提到“大国重器”和“国家名片”,必定少不了华龙一号。如果把华龙一号比作巨龙,那么罗英负责的“龙首”“龙躯”“177堆芯布置”等攻坚研究,无疑为巨龙腾飞增添了强劲动力。

时间的指针拨到2011年,经过数年的磨练和积累,罗英迎来了又一硬“核”任务——华龙一号核反应堆系统设计技术,并且带领团队创造性地完成了多项创新工作。
“龙首”是指华龙一号核反应堆的一体化堆顶结构,它就像一个经过高度集成的智慧大脑,是由我国自主设计、自主制造和自主供货,具有自主知识产权的压水堆堆顶结构。罗英介绍,传统分散式堆顶结构不仅需要占用较大的空间,更会在反应堆检修和装换料过程中耗费大量的时间。而一体化堆顶结构采用的是集成化的设计理念,“好处就是反应堆在进行换料检修的时候,可以节省更多的安装时间,换料开盖时间由原先的40小时缩减到24小时,在这个过程中也相应减少了一定程度的放射剂量,经济性大大提高。”罗英说。
华龙一号的“龙躯”是指核反应堆的压力容器,作为核反应堆重要的安全屏障,必须经受高温、高压、高辐照的极端环境考验。为了进一步提升核电站的安全性和经济性,罗英与其团队一起,采用多项改进技术和创新设计,成功将反应堆压力容器的设计寿命由以前的40年提高到60年。
177堆芯布置是罗英带领团队实现的又一重要成果。不同于以往核电站采用的157堆芯,华龙一号采用独创的177堆芯,可以提高堆芯的额定功率和发电功率。“通俗地讲,堆芯数量增多意味着动力更强,此外还能降低燃料的电功率密度,提高了安全性能。”罗英向记者解释。
“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”。自主创新这个词,说来简单,但背后却是罗英及其团队无数个日夜的艰辛付出。
“常常早出晚归,精力却总是无限充沛!”面对同事对她的评价,罗英笑谈,“这可能与我的工作经历有关。一直以来,在层出不穷的技术革新中,我也在不间断地学习新知识。很幸运的是,每当一件事情做到很娴熟的时候,又会有不同的挑战接踵而至,所以在新益求新中并不觉得疲惫。此外,团队里的小伙伴都很年轻,和他们共事也会很有活力。”
▲罗英(后排右四)和团队成员在“华龙一号”系统模型前合影(供图/罗英)

罗英所说的团队,是为了培养、吸引更多人才2016年成立的罗英创新工作室。在罗英的带领下,团队的年轻人接续奋斗,并且凭借出色的科研能力,获得了诸多荣誉。至今,罗英工作室已获得国防科学技术发明一等奖1项、国防科学技术进步一等奖1项、中核集团技术发明特等奖1项、其余省部级科技奖项38项;工作室在运转期间共申请专利100余项,获授权发明专利83项,获授权实用新型专利11项;新型控制棒驱动机构运行步数突破1800万步,通过了0.3g抗震试验,创造了世界纪录;反应堆压力容器寿命达到60年,且大幅提升了安全性。

竞逐新赛道,

实现数字化转型助力“双碳”

罗英虽然祖籍在广东,但生长于四川这片热土,“川妹子”的个性也体现得十足。干起事来雷厉风行、从不拖泥带水,即使科研任务再繁重,也会抱着完美主义的态度做好。然而相比重庆妹子的辣,川妹子其实更柔,而柔就意味着韧性——能把事情担得住。
当前时期,核科技作为维护国家主权和安全的战略基石在大国战略竞争中的作用进一步凸显,核科技基础研究比任何一个时期都更为迫切和重要。作为国家高科技领域的重要研发团队,罗英创新工作室与时俱进,也开启了向新赛道转变的研究工作——从反应堆结构设计向数字化转型重点发力。
时代的大潮奔腾不息,智能化是当今世界工业的发展趋势,也是我国产业结构优化升级和增强国际竞争力的关键环节。百舸争流,奋楫者先;中流击水,勇进者胜。在这样的大背景下,核电向数字化、智能化迈进也成为引领发展的必经之路。
“数字化转型,有利于提升反应堆的设计效率和精度,以及新堆型的研发。”罗英表示,将继续以自主创新为核心,充分利用技术创新引领和创新资源引领能力,以形成统一的数字化、集成化、一体化协同发展模式。
忆昔抚今,跟跑、并跑、前列、领跑……核工业奋斗者数十年如一日,砥砺深耕,才开创了我国核工业由大到强的新局面。而争胜新赛道,核科技创新需要自己一步一步走出来。只有不断加强核科技的自主创新,才能攻取、抢占技术制高点,让我国核能发展行稳致远。
面向未来,罗英喊出响亮口号:“核力奋进,助推‘双碳’目标!”
事实上,助力“双碳”,核能举足轻重。据罗英介绍,一座百万千瓦级的火电站,一年需要消耗 300 万吨原煤,要800 辆 60 节的火车才能够装下。而一座同样功率的核电站,只需要 30 吨核燃料,一辆大卡车就能装下了。此外,核能作为清洁、低碳、可靠、高效的能源,在保障能源安全和社会民生等方面发挥着重要作用。相关数据显示,华龙一号每台机组每年发电超 100 亿度,能够满足中等发达国家 100万人口的年度生产和生活用电需求,每年可减少标准煤消耗 312 万吨、减少二氧化碳排放 816 万吨,相当于植树造林 7000 多万棵。
▲罗英在调试设备(供图/罗英)
对此,罗英深感神圣使命与责任担当,将继续不断开展基础性、前瞻性、创新性研究,整体提升原始创新能力,攻取、抢占技术制高点,为国家双碳目标贡献力量。


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出品:科普中央厨房  

监制:北京科技报 | 北科传媒

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