封面新聞?dòng)浾?邊雪 實(shí)習(xí)生 方心語

在核工業(yè)領(lǐng)域，有這樣一群“默默無聞”的人：他們不直接設(shè)計(jì)反應(yīng)堆，卻決定著反應(yīng)堆能“活”多久，能否安全運(yùn)行。張根正是這樣一位長(zhǎng)期扎根核反應(yīng)堆化學(xué)與材料腐蝕領(lǐng)域的“血液衛(wèi)士”。

要成為一個(gè)連續(xù)多年入選全球前2%頂尖科學(xué)家的學(xué)者，需要完成哪些挑戰(zhàn)？張根與團(tuán)隊(duì)牽頭建立“國(guó)際領(lǐng)先水平”高溫工質(zhì)化學(xué)與材料綜合試驗(yàn)平臺(tái)，榮獲中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。其研究成果應(yīng)用于全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組“超碳一號(hào)”示范工程。

張根。（受訪者供圖）

“科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向工程應(yīng)用，往往不是短跑，而是一場(chǎng)跨越上萬小時(shí)的馬拉松。”今天是第十個(gè)全國(guó)科技工作者日，5月27日，張根在接受封面新聞?dòng)浾邔ＴL時(shí)表示，每當(dāng)看到自己的研究成果真正落地、投入實(shí)際應(yīng)用，所有的堅(jiān)持就都有了意義。從無到有，從理論研究到工程落地，他用上萬小時(shí)的堅(jiān)守，詮釋了前沿基礎(chǔ)研究背后那份甘于寂寞的初心與使命。

以下是采訪實(shí)錄：

封面新聞：您的研究方向被稱為反應(yīng)堆的“血液衛(wèi)士”，這個(gè)比喻非常生動(dòng)。能否先給我們科普一下，反應(yīng)堆里的“血液”到底是什么？為什么會(huì)想到用“衛(wèi)士”這個(gè)詞？

張根：如果把反應(yīng)堆比作一個(gè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的生命體，那么在系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的冷卻劑和工質(zhì)，就如同它的“血液”。它們穿梭在堆芯、換熱器、各類管道閥門以及能量轉(zhuǎn)換設(shè)備之間，承擔(dān)傳遞、導(dǎo)出熱量，保障整座反應(yīng)堆平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要任務(wù)。傳統(tǒng)的“血液”是水，未來第四代反應(yīng)堆的“血液”將更加多元，既可以是氣體，也可以是液態(tài)金屬、熔鹽等。

之所以將反應(yīng)堆化學(xué)與材料腐蝕專業(yè)稱作“血液衛(wèi)士”，是因?yàn)檫@套“血液系統(tǒng)”的狀態(tài)至關(guān)重要：工質(zhì)運(yùn)行是否穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)材料能否和工質(zhì)長(zhǎng)期兼容，直接決定著反應(yīng)堆的安全底線、設(shè)備使用壽命與整體運(yùn)行效率。而我們的研究，全程守護(hù)著這套關(guān)鍵系統(tǒng)，因此才有了“衛(wèi)士”這個(gè)稱呼。

封面新聞：在很多人看來，反應(yīng)堆化學(xué)與材料腐蝕研究屬于“幕后”工作，不像堆芯物理那樣“顯眼”。您怎么看待這種“配角”定位？有沒有過覺得枯燥或者想放棄的時(shí)候？

張根：未來核能正朝著“更高效、更高溫、更長(zhǎng)壽命和更多元利用”的方向發(fā)展。而高溫氣冷堆和先進(jìn)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，正是支撐這一趨勢(shì)的重要方向。這一工程系統(tǒng)的落地實(shí)現(xiàn)，需要反應(yīng)堆物理、熱工水力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料制造、設(shè)備集成與運(yùn)行控制等多專業(yè)協(xié)同攻關(guān)。

而我們專注的反應(yīng)堆化學(xué)與材料腐蝕專業(yè)，聚焦工質(zhì)與材料相互作用這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要圍繞工質(zhì)開展科學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)調(diào)控和智能診斷，解決工質(zhì)狀態(tài)把控、異常調(diào)節(jié)、提前預(yù)判等一系列實(shí)際問題，是保障整套工程順利推進(jìn)的重要支撐。因此它并不是單純的“配角”，反而是整個(gè)先進(jìn)核能工程里不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。

一項(xiàng)前沿核能技術(shù)從理論研究到工程應(yīng)用，周期往往十分漫長(zhǎng)，特別是像第四代反應(yīng)堆這類尖端領(lǐng)域，可能需要二十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間深耕。這樣漫長(zhǎng)的研究過程難免會(huì)有枯燥的時(shí)候，但每當(dāng)看到自己的研究成果真正落地、投入實(shí)際應(yīng)用，所有的堅(jiān)持就都有了意義。這份事業(yè)需要沉下心、耐住寂寞，而能為核能發(fā)展筑牢安全與運(yùn)行的根基，就是我們堅(jiān)持下去最大的動(dòng)力。

封面新聞：您牽頭建立的高溫氣態(tài)工質(zhì)化學(xué)與材料綜合試驗(yàn)平臺(tái)，被專家鑒定為“國(guó)際領(lǐng)先水平”。從無到有、從弱到強(qiáng)，這個(gè)過程最讓您難忘的困難是什么？您和團(tuán)隊(duì)是怎么“啃”下來的？

張根：在我們開展研究前，高溫氣態(tài)工質(zhì)化學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足、試驗(yàn)手段缺乏、工程應(yīng)用驗(yàn)證能力有限等問題。

我和團(tuán)隊(duì)從零起步，逐項(xiàng)突破。首先集中力量攻堅(jiān)突破高溫環(huán)境模擬、微量雜質(zhì)控制、長(zhǎng)期腐蝕驗(yàn)證等核心試驗(yàn)技術(shù)，補(bǔ)齊領(lǐng)域核心技術(shù)短板。其次主持搭建多工質(zhì)綜合試驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)沉淀專利、各級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)試驗(yàn)方法向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展，最終打造出國(guó)際領(lǐng)先的試驗(yàn)研究平臺(tái)。

可以說，我們沒有捷徑可走，就是靠著一個(gè)參數(shù)一個(gè)參數(shù)地試、一項(xiàng)技術(shù)一項(xiàng)技術(shù)地突破，最終把“國(guó)際領(lǐng)先”從目標(biāo)變成了現(xiàn)實(shí)。

封面新聞：您的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組“超碳一號(hào)”示范工程。從實(shí)驗(yàn)室的“小樣品”到工程現(xiàn)場(chǎng)的“大系統(tǒng)”，這中間最大的技術(shù)跨越是什么？

張根：從實(shí)驗(yàn)室到工程應(yīng)用，最大的技術(shù)跨越，是從單一機(jī)理研究、短時(shí)小樣試驗(yàn)，升級(jí)為全周期、可落地、可管控的工程化技術(shù)體系。

實(shí)驗(yàn)室里更多是在穩(wěn)定環(huán)境下進(jìn)行研究，而真正落地到“超碳一號(hào)”這類重要工程中時(shí)，情況更為復(fù)雜。為此，我們團(tuán)隊(duì)完成了上萬小時(shí)級(jí)別的長(zhǎng)周期材料腐蝕考核，系統(tǒng)摸清了高溫高壓特殊工況下材料氧化、滲碳、性能退化的完整演化規(guī)律，建立了專屬工程數(shù)據(jù)庫(kù)，讓材料選型不再依靠經(jīng)驗(yàn)推測(cè)，而是有完整、真實(shí)、海量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做支撐。

除此之外，另一大關(guān)鍵跨越，是實(shí)現(xiàn)了從“能做試驗(yàn)”到“能控系統(tǒng)”的突破。以往研究更多聚焦材料是否可用，而我們通過微量雜質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)適配、自主研制工質(zhì)凈化原理樣機(jī)，真正讓超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了可監(jiān)測(cè)、可調(diào)控、可管理，補(bǔ)齊了先進(jìn)核能系統(tǒng)工程運(yùn)行的核心短板。同時(shí)，我們針對(duì)超高溫氣冷堆未來發(fā)展需求，攻克了雜質(zhì)控制閾值、系統(tǒng)升溫路徑等工程關(guān)鍵難題，還面向水、液、氣多工質(zhì)場(chǎng)景開發(fā)了表面強(qiáng)化工藝，并落地到透平、主氣閥等核心部件的工程驗(yàn)證中，真正把實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化成了裝備可用、工程能用的可靠技術(shù)體系。

看著自主研發(fā)的工質(zhì)控制技術(shù)、材料評(píng)價(jià)體系、強(qiáng)化工藝真正應(yīng)用在大國(guó)重器上，切實(shí)為先進(jìn)核能的高效、安全、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展保駕護(hù)航，所有熬夜攻堅(jiān)、漫長(zhǎng)守候、反復(fù)試錯(cuò)都格外值得。

封面新聞：您提到一個(gè)很有意思的矛盾：雜質(zhì)超標(biāo)會(huì)加劇腐蝕，但過度純化又可能導(dǎo)致材料脫碳。在“防腐蝕”和“保性能”之間找平衡，就像走鋼絲。您和團(tuán)隊(duì)最終是如何找到那個(gè)“合理邊界”的？

張根：首先，我們開展長(zhǎng)周期材料相容性驗(yàn)證試驗(yàn)，針對(duì)不同堆型、運(yùn)行溫度和材料體系，持續(xù)開展長(zhǎng)期工況模擬測(cè)試，完整摸清不同工質(zhì)雜質(zhì)含量、不同純化程度下，材料的腐蝕速率、脫碳規(guī)律以及性能變化趨勢(shì)。

隨后建立精細(xì)化的工質(zhì)化學(xué)科學(xué)化設(shè)計(jì)制度，結(jié)合反應(yīng)堆的運(yùn)行工況，針對(duì)性劃定專屬的工質(zhì)化學(xué)控制窗口。精準(zhǔn)界定出既能有效抑制材料腐蝕，又能規(guī)避材料脫碳、保障材料力學(xué)性能的安全區(qū)間。

同時(shí)搭配實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)形成閉環(huán)保障。依托高靈敏度在線監(jiān)測(cè)體系，實(shí)時(shí)捕捉工質(zhì)狀態(tài)的細(xì)微變化，再通過自主適配的凈化設(shè)備和動(dòng)態(tài)控制策略，根據(jù)雜質(zhì)來源、生成速率實(shí)時(shí)調(diào)控凈化流量。

最終找到了兼顧設(shè)備安全防腐和材料性能穩(wěn)定的最優(yōu)平衡點(diǎn)。

封面新聞：您既是科研骨干，也是團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。在培養(yǎng)年輕人方面，您最看重什么能力或品質(zhì)？有沒有哪句話是您經(jīng)常對(duì)學(xué)生們說的？

張根：我一直堅(jiān)持因材施教、揚(yáng)長(zhǎng)避短的原則培養(yǎng)學(xué)生。每個(gè)學(xué)生的思維特點(diǎn)、擅長(zhǎng)方向各不相同。我要做的是結(jié)合每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)和特質(zhì)，針對(duì)性引導(dǎo)他們找準(zhǔn)自己的科研方向，最大化發(fā)揮個(gè)人特長(zhǎng)，讓學(xué)生在適合自己的領(lǐng)域深耕成長(zhǎng)。

同時(shí)我也始終告訴學(xué)生，一名優(yōu)秀的科研工作者，最核心的品質(zhì)首先是發(fā)自內(nèi)心的熱愛，只有真正熱愛專業(yè)，才能在漫長(zhǎng)枯燥的科研道路上沉得住氣、堅(jiān)持得下去；其次是專注投入，做科研最忌諱浮躁功利，選定方向就要腳踏實(shí)地深耕鉆研；最后是自律精神，真正的科研突破，從來不是靠一時(shí)熱情，而是靠長(zhǎng)期穩(wěn)定、持之以恒的積累。

對(duì)科研人員來說，學(xué)術(shù)研究本身就是極具挑戰(zhàn)的工作，很多成果都只能靠擠業(yè)余時(shí)間深耕。我一直對(duì)自己和學(xué)生嚴(yán)格要求、以身作則，始終保持極致自律、勤懇深耕的科研習(xí)慣。