“我一生只做了兩件事，一是為原子彈煉出了所需要的鈾，還有就是在科大辦了一個專業(yè)。”我國著名放射化學(xué)家、教育家，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱中國科大）放射化學(xué)和輻射化學(xué)系首任系主任楊承宗曾說。1970年，中國科大南遷合肥后，由于客觀條件所限，放射化學(xué)專業(yè)停辦，但輻射化學(xué)專業(yè)得以保留，至今依招收碩士、博士生。“南遷合肥后，楊承宗先生推動建立鈷源裝置，對于輻射化學(xué)人才培養(yǎng)和科學(xué)研究發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。”中國科大化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授葛學(xué)武表示。
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工作人員在控制室管理輻照程序。徐旻昊 攝
二次創(chuàng)業(yè)的“標(biāo)志牌”
“學(xué)校南遷合肥時，師資和儀器損失嚴重。鈷源裝置的建立，可以說是學(xué)校南遷合肥二次創(chuàng)業(yè)的一個‘標(biāo)志牌’。”中國科大副教授、全程參與鈷源裝置設(shè)計、安裝、運轉(zhuǎn)的陳文明坦言。
鈷-60 是國際通用的放射源之一。當(dāng)使用鈷源輻照物質(zhì)時，其發(fā)射的γ射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用產(chǎn)生輻射化學(xué)反應(yīng)或生物效應(yīng)，這使得鈷源成為開展輻射化學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究必不可少的裝置之一。中國科大南遷合肥后，輻射化學(xué)專業(yè)一度因缺乏大型放射性鈷源而難以開展教學(xué)與研究工作。時任副校長的楊承宗著眼于國家原子能科學(xué)的長遠發(fā)展，向?qū)W校提出從國外購買大鈷源的申請，很快得到批準(zhǔn)。
“早在1974年，楊承宗先生就積極推動鈷源輻照裝置與化學(xué)樓按照‘一個工程、分開設(shè)計’的原則同步建設(shè)。”陳文明回憶說，楊先生對鈷源室建設(shè)提出很多要求，到了幾乎苛刻的地步，他總是說“這是人命關(guān)天的大事，一定要保證絕對安全”。
鈷源輻照室的建設(shè)主要分為鈷源裝置的設(shè)計與建造，放射性鈷源的采購、運輸與投放，以及輻射防護三部分。由于鈷源發(fā)射的γ射線能量高且穿透能力強，需要對其進行嚴格屏蔽，學(xué)校最終采用濕法工藝保存鈷源。所謂濕法工藝，是指將鈷源存儲在深水井中，用水作為屏蔽物，使用時將其移出水井。采用濕法工藝的輻照室，須配以足夠厚的高密度混凝土墻作為屏蔽層，具有通風(fēng)設(shè)施除去輻照中產(chǎn)生的臭氧和氮氧化物。在土建設(shè)計中，時任輻射化學(xué)教研室主任何堅力爭提高裝置防護性，使得鈷源室最高可承受20萬居里的放射性活度。
鈷源裝置的實際建造中，由于客觀條件所限，輻射化學(xué)教研室很多老師親自上陣。水下機械裝置如立柱、滑輪等所需的不銹鋼材料，均由校機械廠負責(zé)加工。在裝置建造之外，“水”的選擇也相當(dāng)考究。由于采用濕法工藝，意味著鈷源實際保存需在水下進行，這對填充于深水井中的水質(zhì)透明度有較高要求。在楊承宗先生的把關(guān)下，最終選用18噸去離子水作為深水井填充物。“因為我的眼神好，總共6根鈷源棒，我就安裝了其中的5根。”中國科大教授張志成笑言。
1984年4月10日下午，從加拿大進口的鈷-60運輸鉛罐經(jīng)由上海運達合肥。在兩輛警車一路警笛長鳴的護送下，重達5噸多的鈷-60運輸鉛罐安全到達中國科大，當(dāng)天晚上就順利完成投源工作，僅歷時6小時13分鐘。陳文明透露，投源前，鈷源升降裝置曾模擬運行1680次。投源后，鈷源升降裝置順利運行百余次，機械傳動裝置及電氣系統(tǒng)運行均正常。當(dāng)年5月，時任副校長楊承宗、包忠謀領(lǐng)導(dǎo)的驗收小組對鈷源輻照裝置進行全面驗收，批準(zhǔn)該裝置正式投入使用。
學(xué)生在輻照臺上擺放實驗樣品。徐旻昊 攝
科研育人的“助推器”
“輻射化學(xué)離不開‘輻射源’，沒有鈷源裝置輻射化學(xué)專業(yè)就辦不下去，人才培養(yǎng)就無從說起。”中國科大教授李希明表示，輻射化學(xué)是應(yīng)“兩彈一星”任務(wù)而專門設(shè)置的專業(yè)化方向，鈷源裝置是輻射化學(xué)專業(yè)科研育人的“助推器”，沒有鈷源會嚴重制約學(xué)科發(fā)展。
葛學(xué)武是中國科大1978級輻射化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生。“我們上學(xué)的時候，鈷源正在建設(shè)，做畢業(yè)論文時沒有用上。但后面的師弟師妹們很幸運，做實驗、寫畢業(yè)論文都用上了鈷源。”葛學(xué)武回憶說，科大鈷源裝置建成后，為輻射化學(xué)本科生、碩博研究生提供了科研工具和教學(xué)平臺，依托鈷源輻照裝置開設(shè)的本科生實驗課程就有電離輻射防護與劑量學(xué)、輻射化學(xué)、高分子輻射化學(xué)、輻射加工工藝等好幾門。
“鈷源裝置為原子能和平利用作出了重要貢獻。”張志成深情地說。依托鈷源裝置，輻射化學(xué)教研室開展了輻射化學(xué)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究、核能相關(guān)材料的基礎(chǔ)研究，在高分子材料合成及改性、輻射治理三廢、輻射加工工農(nóng)產(chǎn)品、納米材料、生物醫(yī)用材料等基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究方面取得多項成果，獲得多個省部級獎項，推出的KG型印染助劑、反乳型合成增稠劑、高性能環(huán)保乳膠漆、自限溫電伴熱帶、衛(wèi)生用吸水材料等一批新產(chǎn)品，不僅填補了國內(nèi)空白，還大大推動了我國輻射加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也為學(xué)校創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益。
在輻射化學(xué)領(lǐng)域，中國科大培養(yǎng)了大批研究型和應(yīng)用型人才，在全國享有崇高聲譽，這與楊承宗先生的倡導(dǎo)和推進密不可分。曾入選“全球頂尖一百材料科學(xué)家榜單 ”的美國加州大學(xué)河濱分校終身教授殷亞東，就是中國科大輻射化學(xué)專業(yè)1992級畢業(yè)生。“輻射化學(xué)方面的學(xué)生，哪怕具有一定天賦，也需要花費很長時間去入門，鈷源裝置是他們成才道路上必不可少的硬性條件。”張志成坦言。
中國科大輻射化學(xué)專業(yè)從建校時起，就源源不斷地為原核工業(yè)部、中國原子能科學(xué)研究院，中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、上海應(yīng)用物理研究所、蘭州近代物理所、福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，以及各省原子能相關(guān)院所、輻照中心、農(nóng)科院所等培養(yǎng)輸送了大批人才，對推動原子能和平利用和核工業(yè)、輻射加工行業(yè)發(fā)展作出很大貢獻。
輻照臺上擺放的實驗樣品。徐旻昊 攝
交叉研究的“新平臺”
“實際上，鈷源裝置是一個前沿交叉研究‘新平臺’，是一種公共實驗裝置，不僅僅是輻射化學(xué)專業(yè)需要，化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、核科學(xué)技術(shù)學(xué)院、火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部、物理學(xué)院等多個學(xué)院在教學(xué)科研中都要用到鈷源。”葛學(xué)武說。
錢逸泰院士團隊，俞書宏院士團隊，俞漢青教授團隊，安琪教授團隊，林銘章教授團隊……如今，38歲的鈷源輻照裝置每天依然忙碌著，張開臂膀迎接著一批批前來做實驗的師生。“每年約有400人預(yù)約來鈷源室做各種各樣的實驗，其中既有化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的師生，也有其他學(xué)院和科學(xué)島的師生。”鈷源室負責(zé)人王尚飛透露。
“去年，我們利用鈷源裝置研發(fā)了一種新型吸附材料，首次從海水中提純100克鈾，這對于實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義。”國家同步輻射實驗室黨委書記李良彬說。他透露，目前全國80%的鈾靠進口，他們團隊與合作者在承擔(dān)的中科院建制化平臺“海水提鈾”課題中，利用穿透力極強的鈷源γ射線，把一種特殊功能基接枝到聚乙烯多孔膜上，研發(fā)出一種高吸附容量、長使用壽命的吸附材料。真實海水百克量級提鈾的成功實現(xiàn)，是海水提鈾工業(yè)化過程中的一個重大突破。“作為一種廣譜性材料改性手段，鈷源輻照可以同時誘發(fā)多種化學(xué)反應(yīng)，是尋找和探索新功能性材料的重要裝置。”李良彬坦言。
合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心教授張國慶最近利用鈷源裝置，發(fā)明了一種新型亞克力樹脂薄膜材料，可用來檢測γ射線的輻射吸收劑量。該材料可以廉價噸級量產(chǎn)，在檢測γ射線的吸收劑量時，不需要其他電子元器件輔助，具有廣闊應(yīng)用前景。在極端情況下，比如遭遇核泄漏時，在泄漏的輻射源附近用無人機空投這種一次性薄膜，通過機載激光進行遠程檢測，便可得知輻射源附近的核輻射分布。
“對于國家需求來說，輻射化學(xué)是重要方向。鈷源裝置對于應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說，不可忽缺。”李良彬坦言，任何技術(shù)都需要不斷進步，鈷源輻照技術(shù)也是如此，需要年輕一代來傳承并創(chuàng)新發(fā)展。李希明表示，希望鈷源裝置今后能進一步支撐學(xué)校交叉學(xué)科融合發(fā)展。
標(biāo)簽： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
