李前 “我有一個(gè)美麗的愿望，長(zhǎng)大以后能播種太陽(yáng)。”川妹子李前是唱著這首兒童歌曲《種太陽(yáng)》長(zhǎng)大的。但讓她自己都沒(méi)想到的是，長(zhǎng)大后的她居然真種起了“太陽(yáng)”。不過(guò)，李前種的這顆“太陽(yáng)”，卻非同一般，叫做ITER，被稱為全世界最大的“人造太陽(yáng)”。ITER翻譯過(guò)來(lái)，為“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃”，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科技合作項(xiàng)目之一，由中國(guó)、歐盟、俄羅斯、美國(guó)等7方共同參與建造。
“人造太陽(yáng)”模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)制造能量，是未來(lái)煤炭、石油等化石能源燃燒殆盡，為人類提供生存必需的巨大能源生產(chǎn)方式。
ITER模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)制造能量，運(yùn)行過(guò)程中等離子體的溫度將超一億攝氏度。倘若直接接觸燃燒中的上億攝氏度的等離子體，地球上的一般物質(zhì)頃刻間便會(huì)灰飛煙滅。正因如此，它的“防火墻”——“第一壁”，便成了ITER的核心部件。
這個(gè)核心部件，由位于成都雙流區(qū)的核工業(yè)西南物理研究院研發(fā)制造。雙流區(qū)是目前國(guó)內(nèi)唯一具有核裂變、核聚變資源，科研實(shí)力雄厚的區(qū)（市、縣），與中國(guó)核動(dòng)力研究院共建四川首個(gè)核能產(chǎn)業(yè)園。
核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所副研究員、105室主任助理李前和她的團(tuán)隊(duì)便是負(fù)責(zé)“第一壁”質(zhì)檢工作的。有人會(huì)說(shuō)，質(zhì)檢，不就是拿個(gè)儀器在那兒測(cè)么？可是，當(dāng)面對(duì)造價(jià)上億的反應(yīng)堆、價(jià)值上萬(wàn)的零部件和一些沒(méi)有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的特殊材料，質(zhì)檢工作遠(yuǎn)沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單、輕松。任何一次檢測(cè)的漏洞，都可能造成巨大損失。
“每一次檢測(cè)，壓力比山還大。”李前感慨道。這些年來(lái)，她堅(jiān)持以細(xì)心和堅(jiān)韌為“人造太陽(yáng)”做“體檢”，開(kāi)發(fā)出全球首創(chuàng)的薄壁窄空間不銹鋼激光焊對(duì)接焊縫的爬波檢測(cè)方法，檢測(cè)可達(dá)率遠(yuǎn)超國(guó)外技術(shù)；自主研發(fā)的鈹銅界面定量檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)百分之百的可靠性；自主研發(fā)的銅鋼爆炸界面檢測(cè)方法，順利通過(guò)了ITER國(guó)際組織的認(rèn)證。
這些閃耀著巾幗智慧的方案，也讓核心技術(shù)牢牢地掌握在了中國(guó)人自己手中。
和困難死磕
“啦啦啦種太陽(yáng)，啦啦啦種太陽(yáng)……”李前是在《種太陽(yáng)》的旋律中，走進(jìn)核工業(yè)西南物理研究院的。那時(shí)的她，剛從四川大學(xué)金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)，考上了核工業(yè)西南物理研究院的研究生，年輕的心跟太陽(yáng)一樣明亮。
在研究生學(xué)習(xí)期間，李前接觸到了“ITER”這個(gè)國(guó)際項(xiàng)目，認(rèn)識(shí)到研發(fā)“人造太陽(yáng)”的重要性。彼時(shí)，李前的研究生導(dǎo)師、院里老一輩科技工作者“擇一事、終一生”的精神在李前的心中激蕩。碩士畢業(yè)后，她便選擇留了下來(lái)，一門(mén)心思搞科研。
這一留下，便已9年。李前愛(ài)讀《居里夫人傳》，從某種程度上來(lái)說(shuō)，居里夫人是她的偶像。她覺(jué)得，現(xiàn)在條件好多了，自己也應(yīng)該像居里夫人一樣，為人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的光和熱。
2017年底，核工業(yè)西南物理研究院歷時(shí)多年研究的ITER“第一壁”半原型件率先制作成功，受到了國(guó)內(nèi)外專家的高度贊揚(yáng)。第二年一開(kāi)春，李前和她的團(tuán)隊(duì)便進(jìn)入了ITER“第一壁”全尺寸原型件的設(shè)計(jì)分析工作。很快，一道難題擺在了她們的面前：如果按照國(guó)際組織給出的模型，超冷卻通道的激光焊接縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，材料耗損多。是接受成熟技術(shù)，還是開(kāi)發(fā)新技術(shù)？
“如果接受成熟的射線檢測(cè)法，就意味著要增加3倍的材料成本、2倍的加工成本、8倍的檢測(cè)成本，還有25%的盲區(qū)無(wú)法檢測(cè)。可是，開(kāi)發(fā)新技術(shù)，那是一條未知的路，沒(méi)有先例，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有參照。但不能因?yàn)闆](méi)有先例，就不去探索、突破。”李前想到了超聲檢測(cè)，“這能大幅度降低檢測(cè)成本，只是國(guó)際上對(duì)不銹鋼薄壁窄空間焊縫的超聲檢測(cè)還是一片空白。”
李前飛到ITER總部，與國(guó)際組織的無(wú)損檢測(cè)專家討論采用新技術(shù)的可能性。專家們認(rèn)為，射線檢測(cè)是當(dāng)前最適合、最推薦的方法，如果采用新技術(shù)，他們不反對(duì)，但需進(jìn)行認(rèn)證試驗(yàn)，并證明新技術(shù)的可行性。
一番交談后，李前信心倍增?；氐絿?guó)內(nèi)，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備向新技術(shù)發(fā)起“攻堅(jiān)戰(zhàn)”。與此同時(shí)，有不少人質(zhì)疑：超聲檢測(cè)只適合厚度10毫米以上的材料，而反應(yīng)堆的很多零部件厚度都小于10毫米。
李前一門(mén)心思尋找著解決辦法。從白天到黑夜，她帶著團(tuán)隊(duì)成員們不知疲倦地查閱了大量文獻(xiàn)。在不懈努力下，李前發(fā)現(xiàn)在超聲檢測(cè)中，有一種檢測(cè)方式可以測(cè)表面。“盡管需要測(cè)的是全體積，但有總比沒(méi)有好。到市面上尋找，根本沒(méi)有在售的、可用的檢測(cè)探頭。”在這樣的情形下，李前只得自己設(shè)計(jì)了一種新的探頭。但由于加工難度太大，許多廠家紛紛將李前拒之門(mén)外，“好不容易聯(lián)系到一家，說(shuō)可以生產(chǎn)。滿心歡喜地讓對(duì)方制作，結(jié)果生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品達(dá)不到要求。”李前回憶道。
近乎失望之際，李前突然想到了居里夫婦提純鐳鹽的故事。為了提煉出足以用于實(shí)驗(yàn)的純鐳鹽，居里夫婦連續(xù)4年時(shí)間從8噸重的鈾礦渣中提取了0.1克純鐳鹽。當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境非常惡劣。在無(wú)人問(wèn)津的廢棄倉(cāng)庫(kù)里，居里夫婦整天和礦渣打交道，用鐵棒攪拌大桶里的液體，還要給溶液加熱，煙熏霧嗆，勞累不堪。“現(xiàn)在的條件比居里夫婦那個(gè)時(shí)候不知要好多少倍！我們還有什么理由放棄呢？”李前說(shuō)。
焊縫檢測(cè)方案直接影響到“第一壁”的加工方案。檢測(cè)方案未定，項(xiàng)目便無(wú)法正式開(kāi)展。時(shí)間逼近，項(xiàng)目組的所有人都在等待李前的答案。
憑著一股和困難死磕的勁兒，李前從多種探頭中找到了一個(gè)質(zhì)量有保障的直探頭，又設(shè)計(jì)了一個(gè)楔塊，與廠家合作，將直探頭改成了爬波探頭。使用這個(gè)接近橡皮擦大小、凝聚了李前和團(tuán)隊(duì)近一年心血的爬波探頭，再配合他們優(yōu)化的缺陷識(shí)別方案，最終大大簡(jiǎn)化了原型件結(jié)構(gòu)，既滿足了檢測(cè)質(zhì)量的要求，又解決了檢測(cè)空間受限的問(wèn)題。
驚喜的是，李前和她的團(tuán)隊(duì)“另辟蹊徑”找到的檢測(cè)方法、設(shè)計(jì)的檢測(cè)工具，實(shí)現(xiàn)了焊縫檢測(cè)可達(dá)率99%的成績(jī)，較成熟的射線檢測(cè)可達(dá)率高了24%。這個(gè)自主創(chuàng)新研發(fā)的薄壁窄空間不銹鋼對(duì)接焊縫的爬波檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了超冷卻蒸發(fā)器（HVT）焊縫的全體積檢測(cè)，一舉通過(guò)了ITER國(guó)際組織認(rèn)證，為祖國(guó)的核聚變事業(yè)，添上又一抹榮光。
與不可能較勁
人們喜歡仰望星空，因?yàn)槟抢镉邢胂罅o(wú)法企及的地方?？苹米骷铱梢匀斡伤季w游弋在太空里，但對(duì)于一個(gè)科技工作者來(lái)說(shuō)，這一切似乎算不得太浪漫。
從某種意義上來(lái)說(shuō)，李前所仰望的“星空”，就是“人造太陽(yáng)”ITER“第一壁”的一個(gè)個(gè)難題。鈹具有良好的熱導(dǎo)率、高溫性能以及低的原子序數(shù)，是較為理想地面向第一壁的材料。銅鉻鋯合金具有較高的高溫強(qiáng)度及優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，是聚變堆常用的熱沉材料。“第一壁”鈹銅之間的連接方式為熱等靜壓固態(tài)擴(kuò)散焊連接，通過(guò)連接后可以綜合兩者的性能，獲得優(yōu)異的導(dǎo)熱性及降低面向第一壁材料對(duì)等離子體的污染。
鈹銅界面結(jié)合質(zhì)量的檢測(cè)方法，是超聲檢測(cè)。一般情況下，要做到鈹銅之間100%的超聲檢測(cè)，是難以實(shí)現(xiàn)的。“主要原因有四點(diǎn)：一是鈹與銅之間的聲速及阻抗差異較大，造成正常界面回波與缺陷反射回波高度差異較??；二是鈹瓦的尺寸極小，邊緣部分缺陷檢測(cè)難度大；三是聲波只能從鈹側(cè)入射；四是銅底部為鋸齒狀結(jié)構(gòu)，無(wú)底面反射回波作為參考。”李前說(shuō)。
李前（中）和團(tuán)隊(duì)成員們?cè)谝黄?/span> 為了這個(gè)100%，李前與她的團(tuán)隊(duì)與“不可能”較上了勁。在她看來(lái)，每一次科學(xué)的進(jìn)步，都誕生于對(duì)“不可能”的超越。
李前又一次淹沒(méi)在海量的文獻(xiàn)里。她進(jìn)行了大量的理論研究、仔細(xì)地思考著前人的一次次探索。理論積累完成后，她又逐項(xiàng)進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)。對(duì)李前來(lái)說(shuō)，每天的時(shí)間都不夠用。“那段時(shí)間，基本管不了家里的小孩。每天都是凌晨5點(diǎn)起床，接著就坐公交車上班了。開(kāi)車的話，我什么也干不了。坐在公交車上，就可以看書(shū)了。”李前說(shuō)。
日復(fù)一日的研究、歷經(jīng)無(wú)數(shù)次失敗，李前終于找到突破點(diǎn)。她提出用高頻窄脈沖的超聲縱波作為檢測(cè)波，用相位法輔助識(shí)別缺陷，創(chuàng)造性地提出了最小波高法用于缺陷的定量，優(yōu)化了鈹銅檢測(cè)方案，最終實(shí)現(xiàn)了鈹銅連接界面的100%檢測(cè)以及準(zhǔn)確定量，提高了檢測(cè)效率和精度。
“不可能”一下變成了百分之百的“可能”！李前贏得了鮮花和掌聲，還被雙流評(píng)為2023“十大最美奮斗者”。但在李前心里。這些鮮花和掌聲，不僅僅是屬于她的贊美，更是對(duì)無(wú)數(shù)中國(guó)科研工作者們求索精神的肯定。
“小我”與“大我”
李前 收獲無(wú)數(shù)鮮花和掌聲的李前，還是那么低調(diào)。“和我們?cè)旱?lsquo;大牛’比起來(lái)，我真的不算什么，我就是核工業(yè)大工程里的一顆螺絲釘，一個(gè)普通的科技工作者。”李前說(shuō)。
銅合金是一種優(yōu)異的熱沉材料，但卻不是良好的結(jié)構(gòu)材料，ITER選用了目前在核工業(yè)中使用最多、工程應(yīng)用最廣泛的不銹鋼作為結(jié)構(gòu)材料。銅合金和不銹鋼也屬于兩種異種材料，其主要是先制作復(fù)合板，然后再將復(fù)合板加工成需要的結(jié)構(gòu)。
銅鋼界面復(fù)合板，基本都是采用爆炸焊和熱等靜壓固態(tài)擴(kuò)散連接。所謂的爆炸焊，就是將兩塊金屬板面對(duì)面間隔一定距離放置，最上面的板材上布置炸藥，點(diǎn)燃上面的炸藥，伴隨著一聲聲爆響，兩塊金屬板的焊接也在響聲中完成。這種焊接方式，其實(shí)是利用炸藥爆炸瞬間產(chǎn)生的巨大能量作為能源使金屬產(chǎn)生塑性變形、熔化，并達(dá)到原子間結(jié)合的一種嶄新焊接技術(shù)。焊接過(guò)程中，材料只產(chǎn)生極少量的熔化，過(guò)程中無(wú)需另外填充材料。人們焊接大型平板材料，通常都會(huì)采用這種焊法。
ITER“第一壁”中的銅鋼既是承壓部件，又是真空部件。兩種環(huán)境都要求銅鋼復(fù)合界面具有良好的結(jié)合強(qiáng)度、高強(qiáng)的連接致密性。這就要求銅鋼界面除了要有較高的結(jié)合強(qiáng)度，還不能存在貫穿性的小缺陷，以防界面發(fā)生泄漏。
大的缺陷容易檢測(cè)，小的缺陷卻著實(shí)讓他們頭疼不已。李前與她的團(tuán)隊(duì)沒(méi)有了退路。面對(duì)怎么也解決不了的新難題，李前往返于試驗(yàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室之間。高強(qiáng)度的工作，讓李前消瘦了很多。因長(zhǎng)期睡眠不足，李前以前漂亮的大眼睛變成了熊貓眼。有時(shí)，坐在辦公室里，李前也會(huì)因?yàn)閴毫μ?，不自覺(jué)地唉聲嘆氣。
其實(shí)，李前也想過(guò)簡(jiǎn)單的人生，偶爾去曬曬太陽(yáng)散散步，在閑暇時(shí)去環(huán)游世界?？墒?，“小我”的愿望與浩瀚的“星空”相比，還是太微不足道了。
千磨萬(wàn)擊還堅(jiān)勁，任爾東西南北風(fēng)。針對(duì)銅鉻鋯/不銹鋼爆炸焊復(fù)合板界面為波狀結(jié)合的特殊結(jié)構(gòu)，李前巧妙地選擇了合理的入射頻率，使銅合金中的超聲波波長(zhǎng)與復(fù)合界面的波高一致，提出了波形對(duì)比法和相對(duì)波高對(duì)比法的超聲檢測(cè)缺陷評(píng)價(jià)方法。
經(jīng)過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)，這種評(píng)價(jià)方法提升了復(fù)合板連接界面缺陷的檢出率和檢測(cè)精度，確保了銅鋼焊縫的質(zhì)量，保證了超聲檢測(cè)合格的銅鋼焊縫順利通過(guò)國(guó)際組織認(rèn)證。
就在李前決定繼續(xù)出發(fā)的那個(gè)瞬間，她內(nèi)心的“小我”早已升華為“大我”。“到那個(gè)時(shí)候，世界每個(gè)角落，都會(huì)變得溫暖又明亮。”在李前的心里，《種太陽(yáng)》的旋律依舊響亮如初。（配圖由成都市雙流區(qū)工會(huì)提供）
