封面新聞記者 邊雪

高溫、高壓、高流速、長周期，還有低到以“百萬分之一”計的痕微量雜質。這些聽起來并不具象的詞，構成了張根日常科研工作中最熟悉的場景。它們流轉于先進核能系統內部，如同系統的“血液”，肉眼難以看見，卻可能影響材料能否長期服役、設備能否穩定運行，也關系著一套先進能源系統能否真正從實驗室走向工程現場。

而張根研究的，正是系統內部這些“看不見的血液”。

如果說堆芯設計決定了一座反應堆的能量源頭，熱工水力設計決定了熱量如何被高效導出和傳遞，那么工質化學與材料腐蝕研究，則是在系統長期運行中不斷追問：怎樣讓這股能量安全、穩定、可持續地釋放出來。這不是站在聚光燈下的專業，卻是先進核能走向更高溫、更高效、更長壽命和更多元利用過程中不可繞開的關鍵一環。

張根。（受訪者供圖）

5月27日，中國核動力研究設計院反應堆化學與材料腐蝕領域的青年科技工作者張根接受了封面新聞記者的專訪，而他的故事，要從一臺讓他長時間“聽不得電話響”的裝置說起。

“最怕深夜來電”

那是一套用于高溫高壓、高流速氣態工質的動態腐蝕試驗裝置，需要在650攝氏度、20兆帕的條件下數千甚至上萬小時的穩定運行。對普通人來說，這只是幾個參數；對張根和團隊來說，它意味著設備、材料、密封、流動、監測和控制系統要同時經受極端工況考驗。更難的是，這條路國內外幾乎沒有現成答案。

“調試期間最擔心的是夜間接到電話，因為那就意味著裝置運行出問題了，壓力或溫度掉了。”張根說。

電話一響，就必須趕到實驗室查原因、修設備、重新調整參數。一次試驗中斷，往往意味著前面積累的運行狀態要重新建立。張根記得，有一次團隊以為裝置終于穩定下來，可以安心休一個短假，沒想到假期剛過幾天，故障電話又打來了。類似的反復持續了很長時間。

對張根來說，這段“聽不得電話響”的經歷，并不只是一次裝置調試的辛苦記憶，而是他和團隊近10年攻關高溫工質化學與材料試驗能力的一個縮影。只有讓裝置在極端條件下穩定運行，材料腐蝕數據才有意義；只有數據足夠可靠，后續的材料選型、壽命評估、工質控制和工程應用才有底氣。

無數次的深夜來電，從一臺裝置到一整套平臺，張根及所在團隊慢慢把“摸著石頭過河”的探索，變成了能夠支撐工程應用的試驗能力，牽頭建立了高溫工質化學與材料綜合試驗平臺。這個平臺覆蓋超臨界二氧化碳、惰性氣體、液態金屬、壓水等多類工質環境，集化學、熱工、載荷、流速、監測、控制與消弭于一體。經過專家組鑒定，一致認為該平臺達到國際領先水平。平臺背后，是一系列關鍵試驗技術的突破：高溫/超高溫工質復雜環境模擬、痕微量雜質精準控制與測量、材料長期腐蝕驗證、環境應力腐蝕評價、高流速動態腐蝕考核……這些詞語聽起來專業而遙遠，卻共同支撐著反應堆化學運行的安全。

照片右一為張根（受訪者供圖）

讓材料經得住極境，讓工質管得住風險

工程之初，反應堆化學與材料腐蝕專業首先要回答一個最基礎，也最關鍵的問題：材料行不行、腐蝕裕量是多少？一種材料能否用于高溫、高壓、高流速、復雜工質環境，不能只看常規性能指標，更要看它在真實服役環境中能否經受長期腐蝕、氧化、應力、流動和雜質共同作用的考驗。材料一旦選錯，影響的不只是某個部件，而可能關系到整套系統的安全裕量、壽命邊界和運行可靠性。

這也是張根和團隊長期深耕的第一條主線。

在高溫氣態、液態金屬工質方向，作為技術副總監的張根圍繞材料－工質相互作用開展系統研究，完成數十種候選材料上萬小時長周期腐蝕性能考驗，掌握材料在高溫/超高溫環境中的氧化、滲碳、溶解腐蝕、應力腐蝕、動態腐蝕、腐蝕產物演化與材料性能退化規律，形成關鍵材料海量腐蝕試驗數據庫。對于工程而言，這些數據不是簡單的實驗結果，而是材料能否入選、設備能否長期運行、工程設計能否落地的重要依據。

工程落地運行之后，反應堆化學與材料腐蝕專業還要繼續回答另一個問題：系統能不能長期穩得住？真正進入工程系統后，工質狀態并不是一成不變的。溫度、壓力、流速、雜質混入、應力疊加、腐蝕產物遷移、設備運行波動，都可能改變工質化學環境，進而反過來影響設備服役狀態。例如，雜質超標會加劇腐蝕，過度純化又可能帶來材料脫碳等新的風險。一個看似簡單的“工質控制”，背后其實是安全、壽命、性能和運行效率之間的動態平衡。

因此，張根和團隊的工作需要進一步面向工程運行需求，推進痕微量雜質在線監測、工質凈化、氣體消弭、系統化學控制等關鍵技術研究，研制形成相關高精度監測儀表、高效凈化與消弭等樣機，推動高溫工質循環系統由“材料可用性驗證”走向“工質可監測、可調控、可管理”。當前，其研究成果已應用于六盤水示范項目。

從材料選型到系統運行，從試驗數據到工程管理，張根和團隊逐步建立了面向高溫工質的研發體系：“科學化設計、實時化監測、精準化控制、智能化診斷”。科學化設計，是要根據反應堆類型、運行溫度、材料體系和壽命要求，確定系統啟停、穩態運行的工質化學控制窗口和化學制度；實時化監測，是能夠在線、實時、高精度監測工質的狀態，及時發現工質化學狀態偏離設計限值；精準化控制，是監測系統發現工質偏離限值后，采取有效動作將工質化學狀態糾偏，防止長時間偏離加劇系統材料腐蝕；智能化診斷，則是將工質化學設計邊界、在線監測數據、材料腐蝕數據庫、設備運行參數、凈化系統狀態和腐蝕機理模型集成起來，形成面向反應堆運行安全的綜合判斷與閉環控制能力。

以原創科研積累夯實行業底座

在高溫氣態工質化學與材料腐蝕這個新興方向上，真正難的并不只是完成一項試驗、發表一篇論文，而是把分散的工程問題、試驗數據和機理認識，沉淀成后來者能夠參考、行業能夠采用、工程能夠信賴的知識體系。

張根深知，不能只停留在“解決眼前問題”。基礎數據要做扎實，腐蝕機理要說清楚，試驗方法要可重復，評價邊界要能比較，最終還要形成專利、標準和規范，讓科研成果真正成為支撐行業發展的公共底座。

圍繞高溫氣態工質與材料相互作用機理、反應堆冷卻劑化學、材料腐蝕防護和工質雜質控制等方向，張根持續推動研究從工程問題牽引，向基礎機制揭示和方法體系構建延伸。他主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金、中核集團基礎科研基金等9項基礎科研項目，發表40余篇SCI論文，申請/授權專利10余項，主編企業標準3項，立項主編行業系列標準5項，逐步形成“基礎研究—核心技術—試驗能力—標準規范”的體系化成果。

對張根來說，夯實行業底座，不僅要把試驗做深、把平臺建強、把標準立起來，也要把一個新興領域的研究脈絡、關鍵問題和未來方向講清楚。

為此，張根曾用六個月時間寫作，歷時1年同行評議，完成了一篇關于高溫超臨界二氧化碳與材料交互作用的綜述論文。全文4萬余字，背后是對260多篇文獻的系統梳理、數百條數據收集。那段時間，正常科研工作已經占滿白天，他便把寫作時間一點點“擠”出來：每天早上7點到辦公室，趕在上班前專心寫作；晚上下班后繼續修改、梳理；到了周末，也常常風雨無阻一寫就是一整天。最終，這篇發表在《International Materials Reviews》上的論文，系統闡述了高溫超臨界二氧化碳環境下材料腐蝕、選型策略與工質化學控制研究進展，被國際同行高度評價為“相當全面”“寶貴資源”“重要貢獻”。

如今他連續多年入選全球前2%頂尖科學家榜單，并入選四川省學術與技術帶頭人后備、中核集團“菁英人才”“五年立”優秀青年代表、核動力院“領軍人才”“突出貢獻人才”等。他把好奇心放進一個個具體問題里，把耐心放進一組組長周期數據里，也把專業積累放進工程驗證真正需要的地方。高溫/超高溫、高壓、高流速、痕微量雜質、材料腐蝕，這些構成“極境”的關鍵詞，對他而言不是障礙，而是科研必須抵達的現場。

從深夜響起的電話，到長周期運行的試驗平臺；從一塊小樣品的腐蝕數據，到工程中的系統應用；從工質化學邊界，到材料可靠性評價，再到標準規范建設，張根和團隊把一個看似不顯眼的方向，做成了先進核能安全高效運行的重要支撐。

極境之中，答案不會自己出現。張根選擇做的，是一次次向化學追問，向腐蝕追問，向材料和工質相互作用的邊界追問。最終，為未來核能系統尋得一份更穩妥、更長久的安全答案。