胡春明：7年，就為了一個“超級保溫瓶”

　　 中國散裂中子源（CSNS）是繼美國、日本、英國之后，世界上第四臺脈沖散裂中子源，填補了我國脈沖中子應用領域的空白，為材料、生命和能源等科學領域的突破提供了重要手段。

　　對于大多數讀者而言，慢化器這個詞幾乎聽都沒有聽過。實際上，慢化器是散裂中子源核心的設備之一，作用是將散裂靶產生的高能中子慢化成能量更低的冷中子或熱中子。慢化器這一冷門技術，對中國鋁合金材料加工具有重大意義。

　　CSNS慢化器反射體系統負責人胡春明。受訪者供圖

　　自主設計制造，不輸國外設備

　　胡春明，CSNS慢化器反射體系統負責人，此前在中國工程物理研究所從事反應堆冷源建設和相關技術研究工作，曾主持國內第一套反應堆液氫冷源的國外引進建設項目。

　　據胡春明介紹，中國散裂中子源上擁有兩套低溫液氫慢化器和一套常溫水慢化器，其中，兩套低溫液氫慢化器技術要求最復雜，制造難度最高。

　　“低溫液氫慢化器的核心，相當于一個‘超級保溫瓶’，核心工作溫度約為-250℃。快速運動的中子落入其中再‘爬’出來，成為物理實驗和物理譜儀需要的低能中子。我們工作的重點就是設計和制造這個‘超級保溫瓶’，空間小、超低溫、強輻射、內部充滿易燃易爆介質是‘超級保溫瓶’的使用環境，所以它的技術性能指標和制造質量要求都非常高。”

　　液氫慢化器只用于散裂中子源和反應堆中子源上，是典型的小眾非標產品，目前世界上能夠自主制造這類產品的之前只有美英法俄日等原子能技術比較發達的國家。

　　慢化器制造技術方面，雖然發達國家沒有技術壟斷之說，但由于真正的制造單位大多是些高科技公司，我國此前沒有參與核心技術交流的機會。

　　對此，胡春明和他所在的團隊采取的做法是盡可能充分了解國內技術水平，特別在某些特種制造技術方面，與設備研制單位充分協商溝通，讓他們了解根本需求，再一起確定研制技術方案。

　　慢化器反射體系統是散裂源的核心部件，但在散裂源項目前半期，由于沒有合適的團隊，相關的技術研發基礎非常薄弱，等到胡春明所在的團隊正式接受這項工程任務時，已經處于預留經費不足、時間緊迫的困難局面。

　　為了盡可能地減少時間浪費，慢化器反射體系統課題組選擇了各種特種技術設備比較齊全，質量控制嚴格可靠的單位來共同完成此項任務。由于研制設備的特殊性，很多制造工藝在國內屬于首次采用，沒有經驗可供參考，對這些工藝只能采取摸著石頭過河的辦法來解決，通過“樣品的樣品”的方式反復試制，直到找到穩定可靠的工藝，才可以用于真正的工程件上。對一些不確定因素的影響，通過反反復復的試驗、試加工，直到得到穩定可靠的工藝方法為止。

　　盡管如此，仍有意外發生。“最后一個氫慢化器本體（這是核心的核心部分）即將完成，差不多是倒數第二還是第三道焊縫，突然出現了焊縫局部細裂紋的現象。”胡春明表示，在這之前，各種樣品試驗中從來沒有出現這個現象，而且工程件所用的材料和試驗件是同一個原材料件上取下來的，焊接的工藝參數和條件也完全未變，出現細裂紋完全出乎意料。

　　“慢化器是一個多層嵌套結構，制造是按照順序由內向外，由下到上，一層層一段段地加工而成，而且不可以走回頭路，必須保證每道工序都要成功。在慢化器生產過程中，整個產品最終完成前，任何一道工序失敗，就意味著前面所有的工作成果歸零，一切需要從頭再來。因此，對這道裂紋的處理必須慎之又慎。”

　　經過查找和分析原因，胡春明及其團隊最終認為是與原材料有關，由于原材料中有極小的局部成分不均勻，而這個不均勻處又恰好出現在焊縫位置處。在尋求補救措施時，由于慢化器本體是鋁合金材質，這種材料的焊接本來就是焊接領域的難點之一，特別是問題焊縫只允許進行一到兩次修補。

　　“我們做了大量的焊縫補救工藝試驗樣品，通過這些樣品試驗證明擬采用的補救工藝方法確實穩定可靠，方才用于正式工程件上。就是這一道小小的裂紋，將我們整個慢化器工期拖延了差不多兩個多月。”胡春明表示。

　　功夫不負有心人。從樣機到正式工程件完成，慢化器差不多經歷了7年的時間。7年的光陰，就只為了這個“超級保溫瓶”。中國散裂中子源液氫慢化器是國內首次完全自主設計與制造完成的同類產品，各項性能參數和整體質量完全不輸國外設備。

　　不忘初心，方得始終

　　據了解，慢化器反射體技術本身局限性太大，除了在基礎科學研究領域外，其他應用領域很難用到。但是在研制設備過程中，實實在在地推動了我國在鋁合金材料加工，特別在其電子束焊接技術方面的進步，由于鋁合金是核工業和航空航天領域應用的重要材料，也算是側面推動我國核工業以及航空航天領域研究。

　　回顧多年的研究工作經歷，胡春明表示，此前雖是從事反應堆冷源建設和相關技術研究工作，但反應堆冷源和散裂源慢化器屬于同一類設備，所以整個研究學習經歷是連貫的。吸引他來到中國散列中子源團隊最重要的原因之一，正是因為陳院士，在胡春明看來，陳院士是一位治學嚴謹，待人平易近人的科學家。

　　“陳院士始終把國家的利益放在首位，處處強調顧大局，彰顯出他們那一代科學家的共同特質，是陳院士的身體力行向我們詮釋了學無止境，孜孜不倦和精益求精的精神。”

　　搞科研是一項艱苦的工程，對于廣大科研工作者，胡春明建議要不忘初心，認真考慮自己的追求究竟是什么，還要耐得住誘惑。一份收獲一份勤勞，而且有收獲也未必有掌聲，最重要的是，不要忘了團隊和學習的重要性。

　　對于今后的研究工作，廣大科研工作者的另一個共同的特性是精益求精。胡春明也不例外，他表示，由于工程進度要求，有些技術細節還沒有做到最理想，雖然最終設備是成功的，是能夠滿足現有的技術要求，但仍然有做得更好的潛力存在，這將是他和他的團隊今后努力的方向。