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【新华网】李健:一封邮件改变了小工程师的命运
2019-04-17|文章来源:赵秋玥 |【
 

彩神彩票  如果说,散裂中子源是一台超级显微镜,可以看清楚原子、分子的位置和动向,那么直线射频系统所在的直线加速器,就是这台“超级显微镜”的起始段。直线射频系统的作用是为直线加速器提供能量,也就是说得先让带电粒子加速到足够大的能量,才能轰击重金属靶打出中子来,最终了解到物质的微观结构。

  没想到的是,正是这个提供能量的源头,从开始硬件研制到最后完成,居然用了12年的时间。风雨过后必有彩虹,12年的时间,令直线射频系统课题组蝶变。12年,直线射频系统课题组如何一步步成长?在成长过程中有哪些振奋人心的往事?

CSNS工程直线射频系统负责人李健在美国CPI公司作为用户代表参加验收实验

  机缘巧合成就今天

  中国散裂中子源(CSNS)工程直线射频系统负责人李健于1994年进入高能所工作,虽然也是从事直线射频方面的技术工作,但只限于高能所非主线项目的运行值班。

  1998-2000年,是高能所最困难的一段时期,面临方向性抉择,陈和生院士临危受命就任所长,正在努力争取BEPC北京正负电子对撞机改造项目的上马。

  当时作为一个不满30岁、刚评上中级职称的小工程师,李健很想做一些有意义的工作,但是摆在眼前的现实令人苦恼。当时他所在的研究室由于不是主线研究项目,濒临调整撤销,待遇低,加上家中人口多、妻子马上生产随之带来的住房等一系列困难,种种因素,令他心灰意冷、萌生去意。

  李健坦言,无奈之下,他冒昧地给当时担任高能物理研究所所长的陈和生写了一封邮件,正是这封邮件,改变了他的人生轨迹。李健表示,他写这封邮件的本意只是想倾诉一下自己的苦恼和想法。在当时高能所的困难局面下,作为管理一千多人的一所之长,陈所长日理万机,况且自己只是一个即将被撤并部门的员工,加之高能所住房资源有限,所以没指望得到所长的回复。令他没有想到的是,陈所长真的回复了邮件,信中表示所里将尽力帮助解决他的实际困难,并鼓励他留下继续为高能所做贡献。这封邮件令李健非常感动,他相信,他只是自尊心和事业心得到陈所长保护的众多年轻人的其中之一。李健自此暗下决心,一定不辜负陈所长的期望,力所能及地为所里多做贡献。

  十年后,李健加入散裂中子源的团队一直工作到该工程结束,实现了最初的愿望。通过这些年来一起工作朝夕相处的点点滴滴,李健眼中的陈院士不仅是治学严谨的学者,更是“治军有方”和蔼的工程指挥者。虽然已经七十高龄,多次做过心脏手术,陈院士经常不顾劳累和身体状况,身体力行深入工程第一线,在掌控大局的同时,经常帮助一线科研人员解决实际问题。

  “他从没跟我们发过火,但我们内心总是自发的有十万火急的紧迫感,促使我们抓紧时间工作,我想这也是陈院士身上独特的人格魅力。”李健说。

  瞄准目标全力以赴

  中国散裂中子源装置由直线加速器、环形加速器、靶站谱仪等三大部分组成。从工作原理来讲,先是由直线加速器将负氢离子加速到一定的能量,然后这些负氢离子被剥离掉两个电子得到质子,再注入到环形加速器中进一步加速到更高的能量,之后引出这些高能质子去轰击由金属钨构成的固体靶。

  打个比方,如果将一个垒球用力投到装满球的筐中,有一些球会立刻蹦出来,更多的球将会弹跳并翻出筐外。打靶的散裂反应与这个过程相似,每个与原子核相作用的质子能够轰击出20-30个中子,被轰击出来的中子可以作为探针去探测被研究的对象,由此了解到物质的微观结构。

  “可以把散裂中子源看作一个‘超级显微镜’,帮助科学家在原子、分子尺度上看清楚原子、分子的位置和动向,从而搞清楚物质的微观结构和运动规律。由于中子不带电、具有磁矩而且穿透性强的特性,中子散射成为研究物质结构和动力学性质的最理想工具之一。中国散裂中子源的建成使我们国家成为世界上第四个拥有散裂中子源的国家,大大提升了我国在基础研究和高技术研究领域的国际地位,有望使我国在众多前沿科学及应用领域取得突破。”

  据李健介绍,直线射频系统是CSNS项目中的关键系统设备之一,功能是为直线加速器提供能量。功率对应着能量,功率源必须能够输出足够大的功率,才能为加速器提供足够高的能量。“在所有功率源设备中,其中一个重要的设备是‘速调管’,该设备长五米、重四吨,可以将几十瓦的功率放大到3000千瓦,国外技术成熟。配合速调管工作,还需要有毫秒级长脉冲、十万伏高电压等级的调制器和高压电源设备,这一技术当时在国内尚不成熟。”

  当时,散裂中子源总体耗资大且经费紧张,在工程项目预研之初,直线射频系统课题组提出了只进口速调管、在国内自行研制调制器和高压电源等关键设备的技术路线,目的是在节省经费的同时保证技术的先进性。

  经过大量调研国内外的技术文献资料,根据国内业界的工艺技术水平,直线射频系统课题组提出了当时国内外均尚无采用的速调管高压电源设计方案——“交流谐振充电、脉冲放电”的新型脉冲高压电源设备,称之为“串联谐振高压电源”,与国外的线路结构复杂的设备相比,此方案具有结构简单、效率高、运行可靠、故障率低、便于维护等优点。

  据悉,此项预制研究工作开始于2005年底,因此,直线射频系统课题组是中国散裂中子源工程最早开始硬件预研工作的课题组。2008年6月,高压电源的性能样机研制成功,经进一步改进定型最终应用于CSNS正式设备的批产,在CSNS的调试调束过程中性能表现优异,各项指标优于设计要求,尤其是在CSNS正式投入运行以后,通过长时间连续运行的实践证明,此高压电源效率高、可靠性高、故障率低,是CSNS工程项目中技术自主创新的亮点之一。

  顶住压力解决故障

彩神彩票  2014年,CSNS的隧道土建工程比原计划延期一年多。为了确保2017年秋季CSNS必须实现打靶出束的目标,工程经理部决定调整工程时间计划,将设施安装调试与土建施工并行,先在地面大厅安装调试设备,待地下隧道完工后再重新安装,即以成倍增加的工作量来抢回宝贵的时间。

  该计划任务落实到各个课题组,大家都感到重担在身。李健回忆道,按照整个散裂中子源工程计划安排,直线加速器应该最先完成调试,否则后面的工程进度将被卡住。工程进度是一环扣一环的,直线加速器调试的先决条件,是直线射频系统设备必须更早一步完成。

彩神彩票  “就在这个节骨眼,我们发现,从国外采购的功率源关键设备速调管出现真空泄漏故障,速调管是直线加速器的核心设备,一旦出现问题,将是卡住整个工程的致命瓶颈。”CSNS总共采购了四支进口速调管,陈和生院士得知这个情况后担心其他速调管会不会也出现相同的问题。不料,当国外厂家的专家赶到CSNS现场测试检查时,所有速调管无一幸免陆续发现真空泄漏问题,必须运回国外厂家返修,此前国际上各大实验室采购的速调管从未碰到过这种情况。

  2014至2018年,随着速调管设备返修调试进程的变动,致使CSNS工程计划多次进行重大调整。经统计,原计划本来只需要安装调试四台在线运行的速调管,由于返修和安装调试过程中发生各种五花八门问题,至工程结束时,直线射频系统课题组总共安装调试了十二台次的速调管,工作量是原计划的三倍。

  压力最大的时候,是解决速调管加高电压上电过程中出现振荡问题的那段时间,当时是2015年,用国产的调制器和高压电源设备上电驱动美国进口的速调管,技术指标要求是要加到11万伏电压,但加到7万5千伏电压时就出现严重的振荡现象,以至于无法工作。

  起初,外方技术人员怀疑故障源头来自我们国内研制的设备,是国产设备与进口速调管联调中才暴露出来的问题。这使直线射频系统课题组压力陡增,一旦如外方所指,就说明我们的国产设备研制失败。李健表示,课题组顶住了压力,冷静判断,最后用一种特殊的测试实验方法判明振荡源头来自速调管,外方技术人员最后对这一结论也予以认可,经过对速调管的改造,最终解决振荡故障。

  紧接着,又遇到速调管高压打火问题,直线射频系统课题组甚至不得不在现场冒着风险拆开速调管阴极电子枪的高压绝缘油油缸排除故障,一旦操作不当,将会造成真空泄漏的巨大损失,这在国内外其他实验室也是从未有过的特殊状况。经过细致缜密的处理,直线射频系统课题组熟练掌握了一套“拆卸速调管油缸——处理高压绝缘陶瓷——安装油缸注油——打压器耐压老练”的系列流程,终于解决了速调管高压打火故障,也使得直线射频系统课题组得到速调管设备方面专业化的培养锻炼,对解决今后碰到的速调管运行维护问题打下良好的基础。

  2017年底,为保证CSNS工程能够在2018年按期通过国家验收,直线射频系统课题组开始整个CSNS工程硬件设备的最后一个攻坚战——安装调试速调管测试台并完成CSNS工程最后采购的两支速调管的验收测试。

李健在CSNS通过国家验收举行的庆祝会上

彩神彩票  经过两周的日夜奋战,直线射频系统课题组完成全部安装及调试任务,在时间紧、任务重的前提下,全组人员奋力攻坚,每天连续工作14-16小时,在同时兼顾CSNS加速器24小时出束运行的情况下,终于赶在2018年春节前圆满完成所有任务,为CSNS加速器速调管功率源的稳定运行提供了强有力的保证,这也标志着CSNS工程所有硬件工艺设备的建造调试任务基本完成,确保整个CSNS工程国家验收的时间进度。

  坚定信念埋头苦干

  从2005年底到2018年春节,前后历经超过12年,虽然直线射频系统课题组是整个CSNS工程中最先开始硬件研制工作,却是最后一个完成工程任务。尤其是2014-2017年,据李健回忆,全组人曾经连续三年半的时间,一直维持着相对高强度的工作状态,加班到天黑、周末无休几乎成了常态,不断努力尝试,不断失败和失望,再不断努力改进,克服了重重困难,最终保证了CSNS加速器调束、打靶的顺利进行。

  2018年8月23日,CSNS终于完成了国家验收,工程各项指标均达到或优于批复的验收指标,参加工程项目的人们收获了成功的喜悦。作为参建团队的成员,为了这一天,直线射频系统课题组的每个人付出了太多的心血和牺牲。最早参加CSNS项目的有工程经验的老同志是几位北京籍职工,远离家庭孤身一人来到东莞工作,无法照顾远在北京家里的老人以及孩子的学业,家人对此理解并给予默默的支持。

  最近几年的春节都会遇到关键的工程时间节点,作为系统负责人,李健有三个春节都是留守东莞度过的,最让他感动的是,大部分直线射频系统课题组的同事也自告奋勇留下来加班,争时间抢进度。

  在工程繁忙的时期,直线射频系统课题组在两条战线同时开展工作,一边是CSNS加速器24小时轮班调束值班,一边是其他功率源的安装维修调试工作,有时根据工作需要甚至连续奋战超过24小时。记得在一次速调管的调试中,一位同志下夜班后没有休息,第二天白天继续工作,爬高时不慎从梯子上滑落受伤,面部挫伤并磕断两颗门牙,只是送医治疗两天之后,就马上带伤回到了工作岗位继续战斗。组里还有两位单身年轻职工由于加班任务重,将本来安排好的各自的结婚日期一拖再拖。这样的事例还有很多。

  回想起这几年的努力和付出,不少人潸然泪下,大家觉得支撑直线射频系统课题组走下来的,就是那股坚定不移的为国奉献的必胜信念和甘愿充当“螺丝钉”的埋头苦干、不服输的精神。组里的同事都同样辛苦,但没有一个人抱怨,大家都做出了很大的牺牲,但每个人都认为这些付出是值得的,虽然个人的作用在整个工程中只是一颗普通的“螺丝钉”,但功成必定有我。这种螺丝钉精神深深植根在直线射频系统课题组每个人的心中,未来也将传承下去。

  把握机遇多出成果

  加速器射频功率源系统,虽然不能直接应用于生产和生活场景,但只要有加速器应用的场景,就离不开射频功率源,它是加速器的核心设备。

  据介绍,加速器的应用非常广泛,大到尖端的大科学装置,例如高能物理基础研究用的北京正负电子对撞机、正在设计的未来100公里周长的环形正负电子对撞机(CEPC)以及多学科应用研究用的散裂中子源等都是“国之重器”;小到工业上用的辐照加速器,经过辐照后电缆绝缘性可以大幅提高、食品可以长时间保鲜、种子可以变异得到抗逆性较强且具有较高产量的新品种等;尤其是最近国际上的研究热点医用粒子治疗加速器,包括中子治癌、质子治癌和重离子治癌等加速器医疗应用项目,有望为人类攻克癌症提供一种强有力的治疗手段。射频功率源系统技术为以上这些加速器应用提供了基础设备。

  直线射频系统课题组取得今日的成绩,李健有两点最深的感受,一是团队的力量最重要。二是在困难面前要能熬得住、不放弃。“我们现在从事的射频技术研究领域是加速器研究领域的核心技术方向之一,未来将会在年轻人的培养方面再多花一些力气,让他们尽快成长成为挑大梁的业务骨干,同时,努力营造良好的学术氛围,即便工程建设再紧张,也要鼓励年轻人及时总结归纳经验,多发论文和成果。”(文/赵秋玥)

    (原载于新华网: )


 
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