①吳宜燦研究員與團隊成員在討論技術(shù)難點

②③ITER 模型及建筑物核輻射劑量分布

核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國家安全重要基石。要堅持安全發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，堅持和平利用核能，全面提升核工業(yè)的核心競爭力，續(xù)寫我國核工業(yè)新的輝煌篇章。

——2015年1月，習(xí)近平就我國核工業(yè)創(chuàng)建60周年作出重要指示。

核能有效利用是當(dāng)今社會關(guān)注的重大問題，各國科學(xué)家都在為之拼搏。中子被稱作核能系統(tǒng)的“靈魂”，中子學(xué)理論與軟件是核能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計的源頭和核心，沒有它就談不上核能利用。在中國科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所，吳宜燦研究員帶領(lǐng)一群年輕人靠自力更生、合作創(chuàng)新，攀上了這座技術(shù)高峰。

1996年，提出研發(fā)中國自主化中子學(xué)核能軟件的設(shè)想；

2003年，依托研發(fā)軟件承擔(dān)國際熱核聚變實驗堆（ITER）中國首個合作項目；

2005年，成為國際上被ITER組織認(rèn)可的中子學(xué)建模軟件；

2010年，獲中國核能行業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎、國家能源科技進步獎一等獎；

2016年，軟件用戶覆蓋58個國家，并在全球聚變、裂變等領(lǐng)域30多個大科學(xué)工程中獲得規(guī)模化應(yīng)用；

……

奇跡，這就是一個個奇跡。這是中科院核能安全技術(shù)研究所超級蒙特卡羅核計算仿真軟件系統(tǒng)（SuperMC）團隊—— 一群平均年齡不到30歲的年輕人的智慧與汗水的結(jié)晶。從僅有兩三人的小課題組發(fā)展為五十余人的研發(fā)團隊，這群中國核能的追夢人，堅持執(zhí)著、開拓創(chuàng)新，在多年的埋頭苦干中創(chuàng)造了一個個“神話”，鋪就了中國自主化核能軟件的璀璨之路。

令人揪心的“核電瓶頸”

1999年，美國國會發(fā)布《考克斯報告》，攻擊中國“竊取”美國中子學(xué)軟件MCNP等。此后，他們在這一軟件上一直對我國實行“封鎖”，導(dǎo)致中國數(shù)萬用戶無法合法使用，利用該軟件從事的商用行為也被追責(zé)。自主核能軟件的缺乏，嚴(yán)重制約了我國核電行業(yè)的長期發(fā)展。

當(dāng)時，年僅32歲，正在歐洲大型研究中心—德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）做訪問學(xué)者的吳宜燦，經(jīng)過多年在核能領(lǐng)域的研究以及對國際核能發(fā)展形勢的思考，敏銳地意識到我國發(fā)展先進中子學(xué)理論的戰(zhàn)略意義和自主化軟件的必要性，毅然決然地放棄了在國外的豐厚待遇，回國投身于核反應(yīng)堆中子學(xué)理論研究與軟件研發(fā)中來。

10年后，發(fā)展初期同中國一樣以“引進、消化、吸收”國外核電技術(shù)為主的韓國，在阿聯(lián)酋400億美元核電大單中競標(biāo)勝出，這深深刺痛了中國核能人士的神經(jīng)。中國大型商用核電設(shè)計軟件主要來自法國等國外的核電公司，據(jù)說外方反對中國人利用他們的軟件參與競標(biāo)“賺錢”，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)核電軟件是核電無法參與國際市場競爭的重要原因之一。作為中國核電走出國門、長遠發(fā)展的瓶頸之一，軟件自主化迫在眉睫。國內(nèi)各大核電集團紛紛投入大量人力財力進行研發(fā)工作。而此時，吳宜燦研究員帶領(lǐng)的團隊為這一事業(yè)已默默耕耘了十年。

澆不滅的是執(zhí)著的信念

團隊創(chuàng)立初期，面臨兩大難題。

一是科研經(jīng)費不足，當(dāng)時這一研究領(lǐng)域方興未艾，國內(nèi)對核能軟件研究的支持極為有限，不得不“自籌經(jīng)費、先期投入”，因而處處顯得“囊中羞澀”。軟件開發(fā)對電腦性能要求較高，當(dāng)時添加一條64兆內(nèi)存條要兩三千元，可就這點錢，團隊也非常為難。但是，為了核能軟件自主事業(yè)，大家一方面盡量節(jié)約，少花錢，辦好事；另一方面多方挖掘潛力，“東拼西湊”，盡力滿足科研要求。在最困難的階段，負(fù)責(zé)人吳宜燦研究員一近月底就犯愁，大家的績效發(fā)不出來，不得不“借錢”度日。然而，即便“窘迫”至此，團隊的“核能軟件夢”始終沒有動搖。

二是人少經(jīng)驗不足，成員大都是正在攻讀學(xué)位的研究生和剛畢業(yè)的年輕職工，缺乏對中子學(xué)理論研究與程序研發(fā)的積累和經(jīng)驗，當(dāng)時課題組中比較熟悉專業(yè)的只有吳宜燦一人。而國際上早期的中子學(xué)軟件，如美國的MCNP已經(jīng)有40余年的發(fā)展，積累了大量經(jīng)驗，也構(gòu)建了許多技術(shù)壁壘。研發(fā)經(jīng)驗不足和關(guān)鍵技術(shù)資料缺乏，成為了橫亙在團隊面前的另一道難題。然而，團隊成員沒有退縮，在對公開資料進行消化、吸收的基礎(chǔ)上持續(xù)進行技術(shù)攻堅創(chuàng)新。大家在干中學(xué)，在學(xué)中干。在最初的一段時間，艱難的攻關(guān)和緩慢的進展一度成了籠罩在每個成員頭上的陰霾。但，誰都沒有動搖前進的信心和步伐。

“當(dāng)你感覺堅持不下去時，其實咬咬牙就挺過去了。”這是吳宜燦經(jīng)常掛在嘴邊的一句話。這句話是為了激勵初出茅廬的年輕人，更是他以身作則的真情流露。在團隊發(fā)展陷入窘境時，他曾身兼數(shù)職，既是為技術(shù)路線保駕護航的舵手，更是前進道路上的精神導(dǎo)師。他在不斷實踐中逐步凝練出“不畏艱難、義無反顧、不斷追求、提升自我”的“鳳凰精神”，鼓勵大家迎難而上，在蟄伏中摸索前行。“盡管物質(zhì)條件上很艱苦，但在精神層面，大家一起奮斗就是一種幸福。”為了趕進度，攻難關(guān)，工作到深夜，節(jié)假日不休息，已成為家常便飯。

鳳凰涅?，引領(lǐng)理論發(fā)展

通過對領(lǐng)域的深入剖析，團隊成員們對其中的重點內(nèi)容和核心問題有了比較深刻的認(rèn)識，并制定了“集中優(yōu)勢力量逐個擊破”的發(fā)展戰(zhàn)略和相應(yīng)具體措施，大家緊緊圍繞領(lǐng)域瓶頸問題，集中力量優(yōu)先發(fā)展了中子學(xué)建模方法。而在之后的研發(fā)過程中，又憑借積累的知識和經(jīng)驗，原創(chuàng)性地發(fā)展了適應(yīng)于新型核能系統(tǒng)的一體化中子輸運理論方法，并在此理論成果的基礎(chǔ)上，進一步研發(fā)出了高精度中子輸運計算“引擎”及智能化的后處理程序，使得團隊工作實現(xiàn)了跨越式創(chuàng)新。

汗水澆灌成功花，辛勤付出結(jié)碩果。經(jīng)過團隊成員多年的持續(xù)努力和攻堅克難，實現(xiàn)了多個“首創(chuàng)”，引領(lǐng)了中子輸運領(lǐng)域的發(fā)展。傳統(tǒng)的簡化規(guī)則建模和復(fù)雜系統(tǒng)過程孤立的中子輸運理論在復(fù)雜的新型核能系統(tǒng)中已不再適用。針對這一問題，項目組通過研究發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)非規(guī)則分布對寬能譜、強各向異性中子輸運的影響規(guī)律，進而發(fā)展了一體化多過程直接耦合的新型中子輸運理論方法。這項創(chuàng)新使得大空間、全過程三維精準(zhǔn)核輻射安全設(shè)計與評價成為了現(xiàn)實。創(chuàng)新成果促使團隊成員在國際學(xué)術(shù)會議擔(dān)任主席或聯(lián)合主席10余次，受邀作主題報告40余次。團隊發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中，有5篇入選國際基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫（ESI）十年全球Top1%“高被引論文”榜。

2015年11月，以三位領(lǐng)域內(nèi)院士為組長的成果鑒定專家組，評價團隊取得的成果“SuperMC總體達到國際先進水平。其中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題精準(zhǔn)模擬計算能力及速度、用戶友好性，達到國際領(lǐng)先水平”。國際熱核聚變實驗堆（ITER）中子學(xué)首席技術(shù)官、國際該領(lǐng)域知名專家Michael Loughlin博士評價團隊的工作“代表了近年來中子學(xué)領(lǐng)域進展的主要貢獻”，并將團隊譽為“國際中子學(xué)領(lǐng)域的引領(lǐng)性團隊”。

“中國智造”SuperMC應(yīng)用于

世界核能大工程

2005年，全球規(guī)模最大的能源科技合作項目“國際熱核實驗堆”ITER組織將團隊研發(fā)的軟件選為基準(zhǔn)軟件，并將它廣泛應(yīng)用于ITER核安全設(shè)計分析中，發(fā)現(xiàn)了ITER超導(dǎo)核熱沉積和輻射生物屏蔽等核輻射安全設(shè)計缺陷，被ITER科技委員會列為“重要中子學(xué)問題”，多次評選為 ITER亮點成績。相關(guān)成果被ITER官方報告及出版物引用1800余次。此外，團隊還受托作為主力建立ITER中子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。ITER國際組織明確要求：所有使用者發(fā)表相關(guān)出版物都必須書面致謝中國該項目組。

同時，SuperMC成功應(yīng)用于“華龍一號”（中國首個自主三代商用核電堆型）的核設(shè)計與安全評價中，為解決“華龍一號”核能軟件自主化作出了貢獻。

團隊的工作打破了國外對中國的封鎖，助力中國“核電走出去”戰(zhàn)略。目前，SuperMC 已在全球58個國家，30余個裂變、聚變等領(lǐng)域國際重大核工程項目中獲得廣泛應(yīng)用，成為中國走出國門在全世界獲得規(guī)?；瘧?yīng)用的核能軟件。“中國智造”核能軟件，已成功走向了世界！

生命不息，創(chuàng)造不止。在一項項重大理論突破的同時，團隊正在研制國際領(lǐng)先的強流中子源（命名為HINEG），為探索和驗證新的中子學(xué)理論提供實驗平臺。SuperMC人胸懷“中國核能夢”，將繼續(xù)在中國核能軟件自主化的追夢路上砥礪前行，為“發(fā)展先進核能科技，讓人類生活更美好”而奮斗！

《中國科學(xué)報》 (2016-06-16 第5版 大學(xué)周刊)