“工匠”張宇：26年堅(jiān)守實(shí)驗(yàn)臺(tái)攻克“卡脖子”技術(shù)

“用鐵絲給槍綁上彈殼，撿的小鋸條慢慢剌出小口，裝上皮筋，用釘子固定好空包火藥，手指一勾，聽(tīng)到‘啪’的一聲響！”眼前這個(gè)笑意盈盈回憶童年的中年人，是蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任張宇。

把興趣愛(ài)好和工作相結(jié)合，26年來(lái)張宇埋頭工作臺(tái)，錘煉工程技術(shù)，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)課“保駕護(hù)航”。他為空間光通信試驗(yàn)，做出了“漆黑的大罐”科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，還與團(tuán)隊(duì)做出了高產(chǎn)額緊湊型中子發(fā)生器，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷……

“學(xué)生自主鉆研的過(guò)程比成績(jī)重要”

在張宇的辦公桌上，放著一本“絕版”教材——《原子核物理實(shí)驗(yàn)方法》，書的封面和封底的邊緣已經(jīng)磨爛，包上了老式塑料書皮，一頁(yè)頁(yè)泛黃的紙張承載著張宇關(guān)于實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的記憶。

1996年，張宇從蘭州大學(xué)現(xiàn)代物理系畢業(yè)，被留下來(lái)負(fù)責(zé)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研。當(dāng)時(shí)，開(kāi)設(shè)的“原子核物理實(shí)驗(yàn)”“原子核物理實(shí)驗(yàn)方法”兩門實(shí)驗(yàn)課的10個(gè)實(shí)驗(yàn)題目全都由張宇負(fù)責(zé)，還要兼顧儀器維修。

為保證新學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程順利完成，暑假期間張宇索性搬了一張行軍床到實(shí)驗(yàn)室，這一住就是兩個(gè)月，他把“NaI(Tl)譜儀”“γ吸收”“α普儀”“符合測(cè)量”等10個(gè)實(shí)驗(yàn)題目挨個(gè)做了好多遍，摸索出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，精準(zhǔn)掌握每套設(shè)備的性能。

針對(duì)學(xué)院新工科本科專業(yè)——核工程與核技術(shù)，2010年張宇獨(dú)創(chuàng)了一套新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為大四學(xué)生開(kāi)設(shè)了“核技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”課程。有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該課程要求學(xué)生在專業(yè)課程范圍內(nèi)，獨(dú)立完成“項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告”，親手制作成品并調(diào)試，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

在張宇看來(lái)，大四學(xué)生已經(jīng)具備獨(dú)立思考、獨(dú)立創(chuàng)新的能力，大四這個(gè)階段剛剛好，“學(xué)生自主鉆研的過(guò)程比成績(jī)重要，他們要?jiǎng)邮謩?dòng)腦，綜合運(yùn)用本科三年所學(xué)做成自己想要的一個(gè)產(chǎn)品?！?/p>

這些年，張宇經(jīng)常帶領(lǐng)中心老師設(shè)計(jì)加工、維修實(shí)驗(yàn)設(shè)備，所需小零件全部通過(guò)鋸、磨、鉆等工序自己制作。他們已完成多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和改造工程，為本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展提供了技術(shù)保障。

“中子發(fā)生器就是從錘柄開(kāi)始的”

張宇在蘭州大學(xué)城關(guān)校區(qū)的辦公區(qū)是由幾組柜子從實(shí)驗(yàn)室里隔出來(lái)的。在辦公桌旁一個(gè)長(zhǎng)條形的臺(tái)面上，大大小小的工具星羅棋布。張宇坐在實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，指著手里的裝置介紹，這個(gè)和團(tuán)隊(duì)研制成功的“高產(chǎn)額緊湊型D-D中子發(fā)生器”是他們最得意的作品之一。

緊湊型中子發(fā)生器是重要的可控中子源，與同位素中子源相比具有中子產(chǎn)額高、輻射安全性好等優(yōu)勢(shì)，在中子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值，但我國(guó)目前仍缺乏緊湊型中子發(fā)生器成熟技術(shù)。

緊湊型中子發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)是體積小，研發(fā)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是需要在直徑約280mm的狹小空間中饋入150kV的高壓，用來(lái)加速氘粒子，打靶產(chǎn)生中子。另外，降低靶上的功率密度和抑制二次電子也是棘手的難題。

經(jīng)過(guò)多次結(jié)構(gòu)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)和高壓束流加載實(shí)驗(yàn)，2020年張宇帶著團(tuán)隊(duì)成員成功完成了關(guān)鍵部件的研發(fā)，為緊湊型中子發(fā)生器技術(shù)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”突破作出了突出貢獻(xiàn)，其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列，為我國(guó)中子應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)奠定了高產(chǎn)額可控中子源基礎(chǔ)。

如今，張宇正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的青年科研人員致力于緊湊型中子發(fā)生器的推廣應(yīng)用工作。目前，已研發(fā)完成的設(shè)備有3臺(tái)，其中2臺(tái)已投入使用。此外，還與中核集團(tuán)等科研院所合作攻關(guān)，致力于讓中子發(fā)生器的產(chǎn)額在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中達(dá)到穩(wěn)定。

參與這一科研任務(wù)也讓學(xué)生收獲了成長(zhǎng)?！皩W(xué)生就應(yīng)該打磨實(shí)踐技術(shù)能力，哪怕是從制作小小的錘柄開(kāi)始，打磨好手頭上的功夫，就能做出中子發(fā)生器這些能解決重大問(wèn)題的成果?！睆堄钫f(shuō)。

“安全，永遠(yuǎn)是第一位的”

從1996年入職成為講師，一直到23年后的2019年張宇才評(píng)上副教授，他笑稱自己是個(gè)專心教學(xué)和產(chǎn)品研發(fā)的“另類”副教授。

但張宇卻沉浸于自己坐在實(shí)驗(yàn)臺(tái)前創(chuàng)造具體實(shí)物的成就感，“老師的本職工作是教學(xué)，在這個(gè)崗位上就要實(shí)實(shí)在在地做事，何況做的還是自己喜歡的事?！?/p>

留校時(shí)就開(kāi)始負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研，張宇深知實(shí)驗(yàn)室安全對(duì)學(xué)生的重要性。在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)第二實(shí)驗(yàn)樓建設(shè)時(shí)，他要求建筑方只建好室內(nèi)配電，實(shí)驗(yàn)室的跑線和插座等由他帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室老師爬地溝、上橋架布置完成。他在實(shí)驗(yàn)課第一節(jié)講的就是“實(shí)驗(yàn)室安全、核安全”，“學(xué)生教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全，永遠(yuǎn)是第一位的?！?/p>

在技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，張宇注重對(duì)年輕技術(shù)人才的培養(yǎng)，通過(guò)傳幫帶，團(tuán)隊(duì)的兩位青年工程師得到了快速成長(zhǎng)，已能獨(dú)當(dāng)一面。他指導(dǎo)研究生團(tuán)隊(duì)參加第七屆中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，取得了甘肅賽區(qū)金獎(jiǎng)和全國(guó)總決賽銀獎(jiǎng)的不俗戰(zhàn)績(jī)。

20多年來(lái)，張宇還研發(fā)制作了252Cf單粒子效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)、空間光環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中子活化分析在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等產(chǎn)品。在制作空間光環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，最主要的就是在真空罐中模擬太空的黑冷環(huán)境中建立可調(diào)恒溫平臺(tái)。為在這個(gè)“漆黑的大罐”中攻克零下196攝氏度的液氮冷爆炸等技術(shù)難題，張宇坐在實(shí)驗(yàn)室整整花了兩年時(shí)間。

“理科思維評(píng)價(jià)工科科學(xué)，并且工程項(xiàng)目周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢，一些年輕人看不到希望就可能離開(kāi)，很難建立穩(wěn)定的工科科研團(tuán)隊(duì)?！苯陙?lái)，張宇一直在呼吁，希望建立更合理的分類評(píng)價(jià)體系，助推新工科更好地發(fā)展。（中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)記者 尹曉軍 通訊員 王瑛）