執(zhí)著的追求，不懈地研發(fā)

——第一艘核潛艇堆芯的堆外物理工作

陶少平

1965年，我畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)(北京)近代物理系反應(yīng)堆工程物理專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)后分到二機(jī)部國(guó)營(yíng)404廠(chǎng)(蘭州工業(yè)器材公司)工作。8月13號(hào)報(bào)到，9月初我領(lǐng)到兩個(gè)月的工資150元，工資中包含有邊遠(yuǎn)地區(qū)差價(jià)和保密費(fèi)。404廠(chǎng)是國(guó)家絕密級(jí)，失密和泄密是要上軍事法庭負(fù)法律責(zé)任的。當(dāng)時(shí)在北京工作的大學(xué)畢業(yè)生每月46元。1966年春節(jié)前，我結(jié)束金佛寺公社清河大隊(duì)幾個(gè)月的四清工作，從404廠(chǎng)調(diào)到北京的47-1室物理組。47-1室主任是我大學(xué)的堆物理老師韓鐸，昝云龍是副主任。韓老師要我，我回到1964年我做畢業(yè)論文的194所附近，開(kāi)始了核潛艇反應(yīng)堆堆芯物理工作生涯。

1987年陶少平

一、尋求最新核數(shù)據(jù)，自創(chuàng)自建堆內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)

我接觸零功率物理實(shí)驗(yàn)的第一步是到401所45號(hào)零功率實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)。不多久，文化大革命開(kāi)始了，二院的二部(即47-1室)和五部(194所)也展開(kāi)了激烈的大字報(bào)、大辯論。1965年3月20日，由周恩來(lái)總理主持的中央專(zhuān)委第11次會(huì)議批準(zhǔn)核潛艇工程“上馬”，重新列入國(guó)家計(jì)劃，北京15所歸二機(jī)部建制。為了便于集中領(lǐng)導(dǎo)和集中精力工作，一室人馬全部搬到第二研究設(shè)計(jì)院馬神廟一號(hào)六樓。搬到二院后，在劉群的領(lǐng)導(dǎo)下，我收集和整理堆芯所用到的幾十種材料元素和同位素的中子截面數(shù)據(jù)。不久蔡玉才到劉群的課題組。

大半年里，我們跑原子能所情報(bào)室、二機(jī)部科技情報(bào)所，有時(shí)還跑北京圖書(shū)館，中午飯常常是兩個(gè)芝麻醬火燒加一碗餛飩。經(jīng)過(guò)大半年的不懈努力，整理成數(shù)十種元素，包括各種同位素近兩百種，按中子能譜整理成84群各類(lèi)型的截面數(shù)據(jù)庫(kù),供理論計(jì)算用。

為了保證196堆芯的一次成功，必須有一套對(duì)堆芯功率分布實(shí)施適時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng),即堆內(nèi)通量測(cè)量系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)臧明昌為組長(zhǎng)，吸收了理論組的毛玉姣、周明生和我，以及從401所45號(hào)實(shí)驗(yàn)室回來(lái)的戴永源、鄭連康等，再加上新分來(lái)的兩中專(zhuān)生李潔、陸基慶組成一混合組。老臧負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，周明生和毛玉姣負(fù)責(zé)選擇最能代表全堆芯的近五十個(gè)燃料元件中心孔道,測(cè)量管道從堆頂?shù)竭@些孔道的最優(yōu)化路徑。我則參與總體設(shè)計(jì)和安全閥設(shè)計(jì)，兩中專(zhuān)生負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械制圖。

當(dāng)時(shí)只知道國(guó)外有類(lèi)似的堆內(nèi)通量測(cè)量系統(tǒng)，但卻不知道測(cè)量絲是個(gè)什么?按照要求，這種測(cè)量絲要粗細(xì)合適，既軟又硬，能隨意拐彎，還能耐拉耐壓不變型。適合橡膠輪抽送和抽出。這個(gè)既像細(xì)的彈簧又不是彈簧的測(cè)量絲苦惱了我們個(gè)把星期。在汽車(chē)修理店偶然地發(fā)現(xiàn)了傳感絲(軟軸)將車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到駕駛室變成車(chē)速指示。我們打聽(tīng)到天津汽車(chē)軟軸廠(chǎng)生產(chǎn)傳感軟軸。第二天我開(kāi)了介紹信去天津，成了我一生中唯一奇特驚險(xiǎn)的出差旅行。

由于正值“文革”，我趕到北京站買(mǎi)了票，進(jìn)出站口都封了，從貨運(yùn)口進(jìn)站，擠上了站臺(tái)外停的坐滿(mǎn)了大串連的紅衛(wèi)兵的客車(chē)。我出了天津車(chē)站趕到市郊的汽車(chē)軟軸廠(chǎng)，有位中年人主動(dòng)地和我聊。他表示能做到我提出的要求，但沒(méi)人抓生產(chǎn)，沒(méi)辦法做簽訂合同。最后他留了廠(chǎng)部的兩個(gè)電話(huà)號(hào)碼。在市里，我只找到十點(diǎn)鐘后才能住宿的一間澡堂。第二天我進(jìn)了沒(méi)人賣(mài)票的天津站擠上車(chē)，鬼使神差地我回到了北京。報(bào)銷(xiāo)差旅費(fèi)時(shí)，幸虧我有天津住澡堂的發(fā)票才過(guò)了報(bào)銷(xiāo)的關(guān)。不久，中央強(qiáng)化“抓革命、促生產(chǎn)”，由臧明昌，鄭連康去天津完成探測(cè)軟軸的訂貨和生產(chǎn)，我去武漢抓安全閥的工作。

二、齊心協(xié)力，自建最大的零功率實(shí)驗(yàn)室

196工程的所有系統(tǒng)和設(shè)備已完成了施工設(shè)計(jì)，大部分設(shè)備正在工廠(chǎng)制造或已制造完正運(yùn)往工地。雖然已確定196反應(yīng)堆的總體參數(shù)如總功率、壓力、進(jìn)出口水溫等，但沒(méi)有確定堆芯的具體布置，導(dǎo)致沒(méi)有確定最終裝入196和195的堆芯參數(shù)。當(dāng)時(shí)的理論計(jì)算程序沒(méi)用最新核截面和計(jì)萛可燃然毒物的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法回答關(guān)乎196和195成敗的問(wèn)題：

1.能否實(shí)現(xiàn)安全冷停堆?即控制能力夠不夠、停堆深度足夠嗎?能否在滿(mǎn)足“卡棒準(zhǔn)則”條件下安全地實(shí)現(xiàn)冷態(tài)停堆?核潛艇進(jìn)港停泊或需要停堆檢修怎么辦?

2.反應(yīng)堆能否按預(yù)期達(dá)到滿(mǎn)功率?即堆芯功率分布不利因子Kv是否超標(biāo)?若該不利因子超標(biāo)，反應(yīng)堆就達(dá)不到滿(mǎn)功率，一旦超標(biāo)達(dá)滿(mǎn)功率就會(huì)導(dǎo)致部分燃料元件燒毀。

3.能否讓反應(yīng)堆達(dá)到預(yù)期的壽命，即會(huì)不會(huì)運(yùn)行一年半載后，燃料元件就需要換料了?堆芯提供的后備反應(yīng)性是否足夠?

這三個(gè)問(wèn)題是彭士祿和韓鐸考慮最多的中國(guó)核潛艇能不能成功建成的關(guān)鍵大問(wèn)題。唯一的辦法就是自力更生，盡快地建設(shè)1:1零功率實(shí)驗(yàn)室，用1:1實(shí)際堆芯的測(cè)量結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，不斷地修改和完善堆物理設(shè)計(jì)計(jì)算程序，最后用實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)方法和以完善且可靠的一系列物理計(jì)算程序，給出一個(gè)既優(yōu)化又安全的反應(yīng)堆堆芯裝堆和運(yùn)行方案。

根據(jù)196安裝進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖，燃料元件、控制棒和硼鋼棒等將提前大半年的時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)。于是彭總和韓主任果斷決定，建設(shè)一個(gè)可能是世界上最大的常溫常壓下1:1零功率實(shí)驗(yàn)室18-5。為了確保首條核動(dòng)力潛艇反應(yīng)堆195一次成功，必須先建設(shè)核潛艇的陸上模式堆196，而為了確保196陸上模式堆的一次成功，則必須先建成18-5大型零功率實(shí)驗(yàn)室，完成1:1全實(shí)際堆芯零功率的全部實(shí)驗(yàn)。只有用一系列的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，不斷地修改和完善物理設(shè)計(jì)程序，才能得到較為準(zhǔn)確可靠的全套物理理論設(shè)計(jì)程序，直至得到較為合理而又符合總體要求的反應(yīng)堆堆芯的布置。

1968年初，正式成立了18-5物理實(shí)驗(yàn)室，臧明昌任組長(zhǎng)，陳雄月任副組長(zhǎng)，組員有近50人之多，有運(yùn)行組、通量測(cè)量組、反應(yīng)性組、儀器儀表組等,號(hào)稱(chēng)基地最大的實(shí)驗(yàn)室。因工作帶有放射性，是2號(hào)點(diǎn)內(nèi)最遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室。臧明昌因堆內(nèi)通量測(cè)量系統(tǒng)在堆頂?shù)陌惭b布置問(wèn)題，陳雄月因18-1未完的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和18-2的人員培訓(xùn)問(wèn)題，兩人先期去了基地。1968年10月份，為了去建18-5的1:1零功率實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，我們二院的十幾人先期進(jìn)川。

我和李潔到武漢出差并結(jié)婚，我們的行李打包好托周萬(wàn)福帶走。當(dāng)時(shí)，武漢武斗厲害，區(qū)民政局很久都無(wú)人辦公。我們路過(guò)西安探望了李潔父母，啟程去基地?；貑?wèn)都沒(méi)問(wèn)有沒(méi)有結(jié)婚證,就給我們分到三號(hào)點(diǎn)長(zhǎng)樓。鄰居有吳殿良夫妻和張宗唐夫妻，接著就分到全套家具。我們對(duì)外名稱(chēng)是西南水電研究所，家具上都印刷著的編號(hào)是成字137部隊(duì)，是不穿軍裝的軍人，是高級(jí)別的保密單位。對(duì)外通訊為成都291信箱，對(duì)外的電話(huà)和電報(bào)是成都市825專(zhuān)線(xiàn)轉(zhuǎn)接至各單位分機(jī)。我們?cè)谑程贸燥?。食堂管理員陳德明兼任行政干事。

中央企業(yè)工業(yè)文化遺產(chǎn)西南水電所職工宿舍長(zhǎng)樓 陳晉南攝

2021年6月3日中國(guó)國(guó)家博物館關(guān)于收藏“成都291信箱”箱體的函

當(dāng)時(shí)的工作分為人員培訓(xùn)部分和18-5實(shí)驗(yàn)室建設(shè)兩大部分，每人都兼顧兩方面的任務(wù)。陳發(fā)培是培訓(xùn)工作的行政領(lǐng)導(dǎo)，技術(shù)負(fù)責(zé)人是陳雄月。比如李潔安排培訓(xùn)操縱員和18-5回路設(shè)備的機(jī)械制圖、訂貨安裝等，謝玉琪、譚日林等培訓(xùn)物理員和值長(zhǎng)，在18-2上，陳雅芝、李潔、陸基慶、李志安等都培訓(xùn)過(guò)操縱人員。陳紹能、張林發(fā)、權(quán)寧一、謝玉琪、梁建宗、劉福生、唐國(guó)興、趙翼瑜、周銓康、陳曾滌等參加了18-1上未完成的實(shí)驗(yàn)工作。

郭廣民和李壽康是18-5的實(shí)驗(yàn)裝置行政領(lǐng)導(dǎo)。臧明昌是技術(shù)負(fù)責(zé)人，他還負(fù)責(zé)和一號(hào)點(diǎn)堆內(nèi)通量測(cè)量系統(tǒng)安裝的協(xié)調(diào)工作。施永長(zhǎng)先期到基地花了一年多的時(shí)間完成了18-5的土建工程。臧明昌完成臺(tái)架、回路的總體設(shè)計(jì)，還設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的主控制臺(tái)，柴松山負(fù)責(zé)訂貨安裝調(diào)試，陸基慶設(shè)計(jì)訂貨安裝調(diào)試回路的大電磁閥，施永長(zhǎng)、柴松山和劉福生負(fù)責(zé)訂貨安裝調(diào)試安全棒和調(diào)節(jié)棒的驅(qū)動(dòng)機(jī)械，我設(shè)計(jì)模擬安全殼的大桶、回路最終存放硼酸水并裝有攪拌器的大水箱，我從大連耐酸泵廠(chǎng)采購(gòu)兩臺(tái)耐酸泵，其中一臺(tái)備用。

我們一起完成了18-5的堆芯測(cè)量和探測(cè)技術(shù)方面工作。舒長(zhǎng)富、戴永源和杜繼友負(fù)責(zé)元件盒內(nèi)精細(xì)通量測(cè)量，房成春、陳志模、周?chē)?guó)楨和黃文樓負(fù)責(zé)宏觀元件盒通量分布臺(tái)架設(shè)計(jì)和安裝測(cè)量，后來(lái)還有劉天秋、王達(dá)清、李映發(fā)也參加了這方面的工作。周萬(wàn)福(后改名周獲)沈德貴、董木蘭、何乾明、曹志琦、陳曾滌等負(fù)責(zé)通用的含r補(bǔ)償電離室、正比計(jì)數(shù)管、r探測(cè)儀等等。當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備了四種的反應(yīng)性測(cè)量方法：陳開(kāi)惠、黃成漢和章正之負(fù)責(zé)的脈沖中子源法，楊岐負(fù)責(zé)反應(yīng)性模擬機(jī)法，后來(lái)何乾明和曹志琦也參加了模擬機(jī)重要部件的研制和調(diào)試。錢(qián)紀(jì)生負(fù)責(zé)張仲元協(xié)助的Po法，我負(fù)責(zé)硼中毒法。

當(dāng)時(shí)在18-5的所有實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，反應(yīng)性的測(cè)量是重要部分，如控制棒的積分和微分價(jià)值、卡棒價(jià)值、有無(wú)卡棒時(shí)的停堆深度、在各種布置下硼鋼棒的總價(jià)值等等。我們四人有了幽默的外號(hào)：陳開(kāi)惠叫陳脈沖(老K)，楊岐叫楊模擬、錢(qián)紀(jì)生叫錢(qián)Po、我叫陶PP。為了精確測(cè)量水中的硼酸濃度，在基地化學(xué)室的幫助下，18-5的二樓建了一個(gè)小型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。鄧川負(fù)責(zé)由一臺(tái)機(jī)械過(guò)濾器加陽(yáng)、陰和中性三臺(tái)離子交換柱組成的小型造水車(chē)間，生產(chǎn)離子水。為了保護(hù)好比黃金還要寶貴燃料元件，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室還負(fù)責(zé)去離子水的水質(zhì)分析。

當(dāng)時(shí)我負(fù)責(zé)的196堆內(nèi)通量測(cè)量系統(tǒng)中電磁安全閥，訂貨在武漢儀表廠(chǎng)，室里將在武漢鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的04模擬體的接收和修改的任務(wù)也交給我。04本體是196和195內(nèi)裝設(shè)燃料元件、控制棒和可燃毒物棒等共同組成反應(yīng)堆堆芯的構(gòu)架設(shè)備，由上下柵格板和連接它們的桶體組成，是核反應(yīng)堆的核心設(shè)備。鍋爐廠(chǎng)在正式生產(chǎn)用于196和195的04本體之前，先造一個(gè)04模擬體，在專(zhuān)門(mén)的保密車(chē)間做燃料元件的插撥和各種其他試驗(yàn)，在基地駐武漢辦事處龍樂(lè)漢的協(xié)調(diào)下，等二室的同志做完全部04模擬體試驗(yàn)后，將04模擬體移交給我們，準(zhǔn)備用武漢鍋爐廠(chǎng)設(shè)備和技術(shù)力量改造加工為零功率實(shí)驗(yàn)適用的堆芯構(gòu)架。

對(duì)04模擬體的改造加工大致分為兩部分：一是在連接桶體的下部和雙層結(jié)構(gòu)下柵板，開(kāi)了兩層排水孔，以減輕本體重量。因?yàn)?8-5大廳的起重行吊車(chē)的負(fù)荷并不是很大，完成得比較順利。第二項(xiàng)是上柵板的擴(kuò)孔。在1:1零功率實(shí)驗(yàn)時(shí)燃料元件是需要頻繁插撥的。在實(shí)際196上裝堆時(shí)這部分元件盒的上封頭是承擔(dān)密宮式密封功能，不可能將上柵板從04模擬體上拆下來(lái)，再上鏜床加工孔。廠(chǎng)方的技術(shù)人員要請(qǐng)廠(chǎng)里的兩位八級(jí)鉗工手工擴(kuò)孔。這兩位鉗工因解放前參加過(guò)國(guó)民黨的歷史問(wèn)題進(jìn)了“學(xué)習(xí)班”，被逼無(wú)奈下承認(rèn)參加過(guò)。當(dāng)時(shí)國(guó)民黨的基層頭頭為了表功，在老工人不知情時(shí)將他們的名字報(bào)上去了。

龍樂(lè)漢拿著毛主席的728批示和中央軍委的“特別公函”兩把尚方寶劍，將兩位老鉗工要到我們保密車(chē)間。我們立刻給他們每人要了一大碗咸菜面條，給他們講了這項(xiàng)工程是毛主席關(guān)心的國(guó)防工程，是政治任務(wù)，并交代了我們的技術(shù)要求。他們表示一定會(huì)好好干，報(bào)答解救之恩。他們商量后做了個(gè)專(zhuān)用手提砂輪機(jī)頭，經(jīng)過(guò)約五個(gè)白天的細(xì)致工作，模具檢測(cè)完全合乎技術(shù)要求。我們特別交代當(dāng)時(shí)的造反派說(shuō)：兩個(gè)老工人在完成毛主席和中央軍委關(guān)心的政治任務(wù)期間，表現(xiàn)很好，應(yīng)該回車(chē)間抓革命促生產(chǎn)，不再回“學(xué)習(xí)班”，造反派頭迫于兩把“尚方寶劍”威力，也都同意了。

三、忍痛斷奶，一定要參加實(shí)驗(yàn)并做好堆芯保密工作

1969年底，經(jīng)過(guò)改造后的04模擬體運(yùn)回18-5，開(kāi)始了整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的調(diào)試，完成了所有測(cè)試工作的準(zhǔn)備。全部N合金控制棒和薄壁硼鋼管等都已先期運(yùn)到，得知1970年2月底3月初第一批燃料元件將要運(yùn)到，李潔也要參加操縱員的工作，忍痛決定讓未滿(mǎn)百天的兒子斷奶，由丈母娘帶回西安照管。由于斷奶太突然，為她多發(fā)性乳腺增生埋下了禍根。為了在09工程中，我們夫妻為能出一份微薄之力感到非常值得，無(wú)半點(diǎn)后悔之念。

1970年3月2號(hào)，由施永長(zhǎng)提貨押運(yùn)的第一批燃料元件到達(dá)18-5現(xiàn)場(chǎng)。在彭總的密切關(guān)心和韓鐸主任周密的安排下，開(kāi)始了緊張而意義重大的1:1零功率物理實(shí)驗(yàn)工作。韓鐸主任是彭士祿在莫斯科動(dòng)力學(xué)院的同學(xué)，和彭總同時(shí)回國(guó)。因?yàn)?965年初09工程第二次上馬之前，兩位都在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)反應(yīng)堆工程物理專(zhuān)業(yè)分別教過(guò)我們堆熱工和堆物理，所以我們一直都習(xí)慣稱(chēng)他們?yōu)槔蠋煛?/p>

當(dāng)時(shí)韓老師領(lǐng)導(dǎo)的專(zhuān)業(yè)有反應(yīng)堆物理、計(jì)算機(jī)、堆熱工、水力及堆屏蔽等。到基地后熱工和水力學(xué)分到五室。反應(yīng)堆物理又分為理論計(jì)算組(室)和堆物理實(shí)驗(yàn)組(室)。今后要在196實(shí)際裝入真正的燃料元件和控制棒，甚至堆芯的上下柵格板和連接圓筒都是和196、195上安裝的一模一樣的。由最終結(jié)果決定展平中子通量需要而采購(gòu)的可燃毒物棒(薄的和厚的硼鋼管)在堆芯插入的多少和位置。在196上真實(shí)使用的除燃料元件、控制棒硼鋼管等外，上下柵格板的尺寸大小、開(kāi)孔位置和數(shù)量都是與196堆上一模一樣，必須要嚴(yán)格保密。所以，從第一個(gè)燃料元件架進(jìn)入18-5大廳起，就有兩個(gè)班全副武裝的戰(zhàn)士分四個(gè)值勤班三班倒晝夜值勤。

四、不懼核輻射，精心操作，完成前階段的1:1實(shí)驗(yàn)

當(dāng)時(shí)反應(yīng)堆堆芯物理的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)工作都?jí)涸陧n老師身上了。按照韓老師的部署，在長(zhǎng)達(dá)六個(gè)多月的時(shí)間里，1:1的物理實(shí)驗(yàn)大致分為四個(gè)階段。

第一階段，首當(dāng)其沖的是最小臨界質(zhì)量或最小臨界體積實(shí)驗(yàn)，隨后才是大半堆芯的核燃料元件(主要是第一流程的元件)裝入堆芯，并插入部分控制棒和薄壁硼鋼的各種臨界實(shí)驗(yàn)。這兩部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果成為理論物理計(jì)算相關(guān)程序的首批比較標(biāo)準(zhǔn)。

彭總和韓鐸兩位老師都親臨現(xiàn)場(chǎng)，與我們實(shí)驗(yàn)人員共同戰(zhàn)斗了36個(gè)小時(shí)，十萬(wàn)分小心地完成了最小臨界質(zhì)量實(shí)驗(yàn)，得到了理論計(jì)算所必要的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。從元件運(yùn)輸架上拆下燃料元件盒，經(jīng)外部擦洗并外觀檢查一無(wú)半點(diǎn)損傷后，掛上專(zhuān)用工具的吊車(chē)，再由專(zhuān)人手扶從一樓平移到實(shí)驗(yàn)臺(tái)架附近，由吊車(chē)垂直提升到三樓上平面，再由人手扶到二樓堆芯三樓上平面再下降至堆芯上柵板，從上柵板由人扶著下插進(jìn)下柵板孔內(nèi)就位，這一盒燃料元件的吊裝過(guò)程都有人像保護(hù)自己的眼睛一樣的保護(hù)著。當(dāng)時(shí)推薦我操縱吊車(chē)，光學(xué)習(xí)無(wú)?動(dòng)假的燃料元件上升下降，花了近一天的學(xué)習(xí)實(shí)踐掌握了無(wú)人扶時(shí)的平移。

休息期間我發(fā)現(xiàn)彭老師臉色不好，老捂著肚子，因我和韓老師都有胃病，一看就知道他一定是胃病犯了。我忙請(qǐng)二位老師到二樓我的辦公室，拿出當(dāng)時(shí)夾江特產(chǎn)粗制的厚紅糖餅干。我們?nèi)瞬缓人馗煽?，不一?huì)我們?nèi)说奈柑鄱嫉玫搅司徑?。彭老師笑著說(shuō)：嘿!小偏方治大病。從那時(shí)起我就知道了彭總也有嚴(yán)重胃病。他在一次核潛艇調(diào)試工作中突發(fā)急性胃穿孔，胃被切除了四分之三。可是手術(shù)后不久，他又忘我地投入工作之中。

在裝完所有第一批燃料元件盒和控制棒后，分別測(cè)量了在堆芯插入控制棒、既插入控制棒又插八薄壁硼鋼管的停堆深度。測(cè)量結(jié)果證明，這兩種堆芯的停堆深度均不能達(dá)到預(yù)期的要求。不得不緊急採(cǎi)購(gòu)硼濃度含量比薄壁高十幾倍的厚硼鋼管，我們又做了十幾種插入厚硼鋼管堆芯的臨界實(shí)驗(yàn)，測(cè)量停堆深度，供理論計(jì)算不斷地作初步校核和修正。

第二階段：1970年4月初全部燃料元件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)始了全裝載的物理實(shí)驗(yàn)。用各種厚薄不同的硼鋼管擺放在不同位置的燃料元件盒內(nèi)，在滿(mǎn)足一定的停堆深度條件下組成幾種不同的反應(yīng)堆活性區(qū)，逐個(gè)地做臨界實(shí)驗(yàn)，以及滿(mǎn)足卡棒準(zhǔn)則停堆深的實(shí)驗(yàn)。測(cè)量結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，不斷地用物理理論計(jì)算程序的結(jié)果來(lái)向標(biāo)準(zhǔn)靠攏，有差距就修改計(jì)算用的某些參數(shù)和改進(jìn)計(jì)算程序，一直到理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值在可接受的范圍內(nèi)為止。

第三階段：在第二階段實(shí)驗(yàn)結(jié)果和不斷改進(jìn)的理論計(jì)算程序計(jì)算結(jié)果符合比較好的基礎(chǔ)上，選取了兩個(gè)堆芯方案為基礎(chǔ)方案，做了完整的從零功率提升75%直至100%滿(mǎn)功率的模擬實(shí)驗(yàn)。提升功率期間確定了功率調(diào)節(jié)棒的選擇和調(diào)節(jié)帶的高度，以及其他控制棒組的提升程序。這一階段的實(shí)驗(yàn)工作量是最大的。主要測(cè)量75%和100%兩個(gè)功率平臺(tái)上的全堆芯的功率分布，既測(cè)量以燃料元件盒為單位的宏觀中子通量分布，還有燃料元件盒內(nèi)以單根元件內(nèi)的鈾芯塊為單位的微觀精細(xì)測(cè)量。

當(dāng)時(shí)，測(cè)量燃料元件盒的臺(tái)架和元件盒內(nèi)精細(xì)測(cè)量的都只有一套。兩人維護(hù)臺(tái)架運(yùn)行，兩人管理測(cè)量y伽瑪記錄儀的運(yùn)行。由于待測(cè)量的元件盒帶有較強(qiáng)的放射性，運(yùn)送燃料元件盒的工作，不讓陳雄月、陳雅芝、李潔等女同志參加。還只能由兩人一組從大廳手捧著運(yùn)到測(cè)量臺(tái)架上安裝好。燃料元件盒比金子還寶貴，還不能一路上發(fā)生任何磕磕碰碰。這兩人待測(cè)完后還要將元件盒捧回去放到原位。另外兩人捧的元件盒待前面兩人捧著元件盒離開(kāi)臺(tái)架后，馬上幫著將元件盒安裝在臺(tái)架上，往返反復(fù)將二十幾個(gè)燃料元件盒測(cè)量完為止。測(cè)量最緊張時(shí)男同胞分成6、7個(gè)組。一次是我和施永長(zhǎng)捧著元件盒經(jīng)過(guò)控制臺(tái)背后時(shí)，有人碰了他一下，兩人一句對(duì)一句地吵起來(lái)。施永長(zhǎng)說(shuō)：元件比我家寶貝還寶貝一萬(wàn)倍。我們把燃料元件看得比自己的眼睛還要寶貴。若損壞了一盒燃料元件，那就意味著196堆芯不能如期裝堆，196工程進(jìn)度最起碼要推遲三個(gè)月以上。

由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有處理測(cè)量原始數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序，幾乎都是人工手算，相當(dāng)繁瑣，每盒元件既要經(jīng)半衰期修正又要經(jīng)位置的修正。經(jīng)過(guò)差不多4、5天的數(shù)據(jù)處理，這個(gè)裝堆方案雖然燃耗初期滿(mǎn)足堆功率分布不均勻因子(Kv)遠(yuǎn)小于3.4的要求，但由于過(guò)度壓低第一流程的功率，既不能滿(mǎn)足熱工和水力學(xué)的要求，也會(huì)縮短反應(yīng)堆的壽期。由于這兩方面原因，韓老師提出第二堆芯布置方案：第一流程的厚壁硼鋼管少放些，將那些位置改放薄壁硼鋼管，并將中心棒束提高些。我們開(kāi)始做第二方案的物理實(shí)驗(yàn)。按步就班地進(jìn)行初期的各項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)還是模擬燃耗初期100%功率時(shí)的全堆功率分布不均勻因子Kv。

五、196堆芯方案的大討論，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)功率運(yùn)行

正當(dāng)我們緊張地對(duì)第二方案的活性區(qū)裝堆布置做100%功率下測(cè)量全堆功率分布不均勻因子(Kv)最關(guān)鍵參數(shù)時(shí)，收到了196工程總指揮部的指令：做完最后的零功率實(shí)驗(yàn)后盡快將燃料元件運(yùn)抵196工地現(xiàn)場(chǎng)，以確保7月18號(hào)(718批示3周年)使196核潛艇陸上模式堆達(dá)到滿(mǎn)功率，并特別強(qiáng)調(diào)這是政治任務(wù)。于是大家緊張地測(cè)量完最后一盒燃料元件后，經(jīng)過(guò)仔細(xì)清洗，裝箱上架裝車(chē)運(yùn)走。

緊張地忙祿了兩天后才開(kāi)始處理全堆通量分布不均勻因子Kv的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)幾天的數(shù)據(jù)處理，結(jié)果把大家驚得冷汗直冒，Kv因子竟然高達(dá)3.8!Kv因子就是3.5也是不允許的，也就是說(shuō)最后的裝堆方案是失敗的，現(xiàn)在竟然達(dá)到了3.8，所以在大家眼里Kv因子已是“驚人”的高了。后來(lái)謠傳出Kv因子5.8來(lái)，這是不可能的，因?yàn)轫n老師從事反應(yīng)堆物理工作已經(jīng)十幾年了，既有堆物理理論的造詣，又有幾個(gè)月來(lái)堆芯物理實(shí)驗(yàn)所得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，怎么都不會(huì)設(shè)計(jì)出Kv因子高到5.8這么出奇的堆芯布置來(lái)的。

問(wèn)題出來(lái)后，因?yàn)槿剂显m然已經(jīng)到196現(xiàn)場(chǎng)，但尚沒(méi)有來(lái)得及裝堆。韓老師立即招集物理理論計(jì)算的同志，根據(jù)前幾個(gè)堆芯布置方案的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，重新制定了一個(gè)堆芯布置方案并反復(fù)重新進(jìn)行理論計(jì)算，所得結(jié)果完全符合要求。堆芯在燃耗初期100%滿(mǎn)功率運(yùn)行時(shí)，全堆功率不均勻因子Kv為3.2以下，滿(mǎn)足了小于3.4的要求。韓老師將此上報(bào)到工程總指揮部。前期因Kv因子“驚人的過(guò)高，反應(yīng)堆是達(dá)不到滿(mǎn)功率的”傳言滿(mǎn)天飛，而且這次補(bǔ)充報(bào)上來(lái)的裝堆的活性區(qū)方案也沒(méi)有經(jīng)過(guò)1:1零功率實(shí)驗(yàn)的確認(rèn)，這可是關(guān)乎196甚至195反應(yīng)堆，也直接關(guān)乎中國(guó)第一艘核潛艇成敗的天大的問(wèn)題啊!

為慎重再慎重的考慮，總指揮部決定邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)最具權(quán)威反應(yīng)堆物理專(zhuān)家到基地來(lái)討論應(yīng)如何決定最終裝堆的大難題。應(yīng)邀來(lái)基地的堆物理專(zhuān)家一位是清華大學(xué)核工程物理系主任呂應(yīng)中教授，另一位是原子能研究所(401所)反應(yīng)堆研究室主任阮可強(qiáng)教授。討論會(huì)議上形成兩種意見(jiàn)：一種是認(rèn)為韓鐸提出的方案既然是理論計(jì)算出來(lái)的，準(zhǔn)確性未必是100%的，從技術(shù)和科學(xué)謹(jǐn)慎態(tài)度出發(fā)，應(yīng)將燃料元件重新拉回18-5，重做1:1的物理實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)是模擬燃耗初期100%滿(mǎn)功率下Kv因子的測(cè)量。這條處理意見(jiàn)得到以呂、阮兩位教授為首的大多數(shù)技術(shù)人員的贊同。另一種意見(jiàn)是根據(jù)對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)方案和理論計(jì)算，按韓老師的最新方案裝堆，彭士祿和物理實(shí)驗(yàn)代表陳雄月、有軍管會(huì)和指揮部的領(lǐng)導(dǎo)支持該方案。

在196上物理人員有一關(guān)鍵的堆內(nèi)通量分布測(cè)量系統(tǒng),可實(shí)時(shí)地測(cè)量堆內(nèi)熱通量分布，實(shí)時(shí)地改變提棒方式來(lái)控制堆內(nèi)功率分布的不均勻因子Kv。在軍管會(huì)的支持下，按韓老師最新布置方案196反應(yīng)堆及時(shí)裝料，在“718”節(jié)點(diǎn)上順利地實(shí)現(xiàn)“196反應(yīng)堆首次冷態(tài)達(dá)臨界”。經(jīng)過(guò)其他部門(mén)同志的共同努力，1970年8月30日196反應(yīng)堆達(dá)到滿(mǎn)功率運(yùn)行。

第四階段：1970年9月中，195堆的全部燃料元件及其他器件已到18-5。因?yàn)?95堆芯有七束棒是H合金棒，對(duì)熱中子的吸收能力比N合金棒要強(qiáng)一些。由于196的堆芯已成功地達(dá)到滿(mǎn)功率運(yùn)行，對(duì)比地做完全部實(shí)驗(yàn)。我們細(xì)致地測(cè)量了195堆的卡棒準(zhǔn)則下的停堆深度、卡棒價(jià)值、自動(dòng)功率H合金調(diào)節(jié)棒的調(diào)節(jié)范圍、自動(dòng)功率調(diào)節(jié)棒的微分價(jià)值曲線(xiàn)。對(duì)比理論計(jì)算與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的差異，物理設(shè)計(jì)的毛玉姣、劉群物理實(shí)驗(yàn)的陳發(fā)培、舒長(zhǎng)富等聯(lián)合編寫(xiě)“196”和“195”“反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)”。韓鐸審核，彭士祿和趙仁凱審定了反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。

六、追本求源，一項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明的誕生

反應(yīng)性?xún)x法在核潛艇上唯一適用的反應(yīng)性測(cè)量的方法。為了給核潛艇反應(yīng)堆操縱員提供準(zhǔn)確完整的堆芯反應(yīng)性數(shù)據(jù)，我和楊岐等合作，設(shè)計(jì)了一個(gè)g因子修正線(xiàn)路，創(chuàng)新發(fā)明了“ρ值形狀法”。在完成18-5、196和195的所有物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，花了近一兩年的時(shí)間從物理理論的“點(diǎn)堆模型”到“時(shí)間空間相結(jié)合四維模型”。在理論上找到難題的根本原因，又在18-5半高度燃料元件組成的活性區(qū)上反復(fù)地做了長(zhǎng)時(shí)間的物理實(shí)驗(yàn)。從理論和從實(shí)踐上解決了近二十年來(lái)困擾反應(yīng)性測(cè)量“空間效應(yīng)”的難題。

工作結(jié)束后，我寫(xiě)了“落棒法中的空間效應(yīng)”的文章，經(jīng)三所徐銤等反應(yīng)堆物理專(zhuān)家的推薦發(fā)表在中國(guó)核學(xué)會(huì)刊物《核科學(xué)與工程》上，獲得院內(nèi)一所、728院、431廠(chǎng)等行內(nèi)兄弟單位的好評(píng)與效仿。1985年，我們共同研制的《可消除空間效應(yīng)的反應(yīng)性?xún)x》獲國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)，我是第一發(fā)明人，獲發(fā)明證書(shū)、獎(jiǎng)?wù)录蔼?jiǎng)金。1995年我被“中國(guó)當(dāng)代發(fā)明家大辭典”收錄。

在909基地，我們自力更生、艱苦奮斗，大力協(xié)同創(chuàng)新。我參加中國(guó)第一艘核潛艇堆芯的堆外物理工作，有幸在彭士祿和韓鐸老師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)工作，我成長(zhǎng)為高級(jí)工程師，為后來(lái)的核動(dòng)力工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1985年10月陶少平獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)證書(shū)和發(fā)明獎(jiǎng)?wù)碌暮霞?/p>

核動(dòng)力運(yùn)行研究所采訪(fǎng)陶少平的留影

參考文獻(xiàn)：

[1]陶少平.追本求源，一項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造的誕生.核動(dòng)力之光——中國(guó)核潛艇09人回顧與感悟[M](內(nèi)部資料).中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院主辦，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院老科協(xié)承辦，主編王海江，副主編李興漢.2017.6：460-463.

[2]陶少平.中國(guó)當(dāng)代發(fā)明家大辭典.中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)編,北京理工大學(xué)出版社，1995.12：750.

(作者單位系核動(dòng)力運(yùn)行研究所)

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