咬定青山不放松,走自主创新之路——核技术应用的发展


清华大学核研院应用核技术研究室的发展历程,始终围绕国家重大战略需求,着力解决国计民生中的关键问题。研究室在中国工程院院士安继刚的带领下,咬定青山不放松,在核技术应用领域,走出了一条独具特色的自主创新之路。

创新就要打破传统观念束缚

1991年,为研制我国海关迫切需要的缉私利器——集装箱检测系统,由清华核研院、工物系、物理系组成了“八五”联合攻关组,经过几年的艰苦奋斗,研制成功加速器集装箱检测技术,于1996年1月通过国家科委验收。我国成为世界上第四个掌握这项技术的国家。

核研院作为“八五”攻关项目的技术负责人单位,主持总体研发并负责探测器及辐射屏蔽两个专题。阵列电离室的发明和研制,充分体现了坚持创新、敢于打破传统观念束缚、挑战世界水平的精神。通过创新的设计,将充气电离室性能发挥到极致,在国际上首创用阵列电离室探测加速器X射线空间分布,获取数字图像,做了“第一个吃螃蟹的人”。

新探测器获得多国专利,先后荣获中国专利发明创造金奖和国家教委科技进步一等奖。验收会上,王淦昌院士对此大加赞赏,在结论中专门增加14个字:“其中阵列探测器系统属国际首创”。

创新就要敢于走别人没有走过的路

基于对同位素放射源的技术积累,我们提出了性价比更好的新方案——钴-60集装箱检测系统。以工业界广泛应用的钴-60放射源取代加速器,使之兼具两种系统的优点,而且经济、简便、可靠、易操作、好维护。这是全新的思路,外国也没有,注定要经受更严峻的考验。

但是,这个方案全世界没有人敢做,因为钴- 60放射源的辐射输出量仅有加速器输出的数百分之一,同行都认为不可能得到清晰的探测结果、这是一条走不通的路。经过反复研究,我们提出了创新的充气电离室结构,使其灵敏度提高了40余倍。又利用钴-60放射源辐射分布各向同性特点,采用大张角与折线型探测器阵列布局,将探测器位置辐射水平提高十来倍,再配合我们专门开发的高水平信息处理技术,终于获得了足够的信号强度和清晰成像,实现了创新目标。

1997年7月,1:1规模的钴- 60集装箱检测系统在核研院调试成功,图像质量与“八五”项目加速器检测系统相当,王大中校长、贺美英书记和李传信同志等校领导实地视察并给予高度评价。

1998年11月,国务委员吴仪同志先后在中南海和核研院实验现场听取汇报和实地考察,决定为福州马尾港定购一套钴-60集装箱检测系统、由核研院牵头研制。研究室参研同志们奋力拼搏,提前完成任务,于次年6月26日在马尾港海关获得了集装箱图像,建成了我国海关的首套国产的集装箱检测系统,赢得了“全国第一”的光荣。

马尾系统是世界首套投入运行的性能与加速器检测系统相当的钴-60集装箱检测系统,标志着我们成功走出了一条创新之路。

之后,我们又开发了国际首创的钴-60铁路货车检测系统和门架型检测系统等,广泛装备中国海关,并于2002年走出国门,出口非洲、中亚、中东和南亚等地区。

钴-60集装箱检测技术因其突出的创新性,荣获北京市科技进步一等奖、2000年香港国际发明展唯一大奖、2000年国家技术发明二等奖,被科技部、财政部、国家计委和国家经贸委联合评定为全国“九五”攻关19项“重大成果”之一。

创新就是要不断攀登新高峰

国际形势的发展和变化不断提出新的检测需求,必须依靠持续的创新来满足,也必须靠创新来实现技术的不断进步、飞跃。

为了实现反恐斗争中急需的 “物性判别”功能,我们提出了可依据图像灰度进行物性判别的集装箱CT系统,并被列入科技部“十五”攻关计划。2003年建成了可检测航空集装箱等大型客体的钴-60CT样机,密度分辨率达0.6%,可轻易判别密度差异为30%的汽油与水,通过了国家科委验收。

集装箱CT获多国专利,属国际首创,在2003年世界海关组织会议上引起重要反响,被认为是填补了机场反恐装备的一项空白。在2011年清华百年校庆上,本项成果被评为诞生于清华大学的6个世界第一之一。

近年完成的核设施出入口车辆安检系统,同样坚持技术创新,充分发挥了钴-60放射源装置小体积、大张角的优势,实现了门架移动式双投影检测新方案,便于在核设施周界的安装、运行。这个技术的研发成功,将消除我国、乃至全球的核安保和反恐怖袭击的重大漏洞,为保障重点设施安全和公共安全发挥重大作用。

高精度DR/CT系统采取由钴-60放射源与X射线机以及三种探测器系统配合运用的”组合拳”设计,不同于美国同类系统的技术路线,不但精度更高,而且轻便紧凑、实现机动化,解决了国家相关部门的一个关键问题。X射线板带材多功能凸度仪选择独具特色的技术方案,采用专门研制的x射线充气阵列电离室和信息处理技术,全面达到甚至超越国外同类产品水平。高温气冷堆的球流CT检测系统实现了全三维动态追踪检测流程,相较于美、欧同类实验平台具有明显技术优势。这些突出成果的取得,都紧密结合国家重大需求,不断追求创新,抓住不同研究对象的本质和特点,采取针对性的创新技术,登上了一座座科学技术的高峰。

面向未来,清华大学核研院核技术研究室将永葆创新激情、不怕艰难险阻,咬定青山不放松,用核检测技术的不断创新,在实现中华民族伟大复兴的中国梦的新征程中,不断续写自主创新的新篇章。

清华新闻网9月18日电

供稿:核研院501研究室

编辑:李华山

审核:程曦

专题链接:
2020年09月18日 10:23:42  清华新闻网

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