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2023年度四川省杰出青年科學技術創新獎得主柴曉明

“犟拐拐”勇闖科研路十年磨劍穿越“無人區”

2024年10月29日07:58 | 來源:四川日報
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原標題:“犟拐拐”勇闖科研路十年磨劍穿越“無人區”

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柴曉明,中國核動力研究設計院基礎研究部主任、博士生導師,榮獲2023年度四川省杰出青年科學技術創新獎。他聚焦新域新質需求開展應用基礎研究和核電技術研發,主要負責的核反應堆用自主可控中子學計算軟件研發,解決了“卡脖子”難題。

10月下旬,再次見到柴曉明時,他正在中國核動力研究設計院基礎研究部會議室和團隊分析選題,篩選接下來合適的研究方向。提前做准備,是柴曉明從兒時起便養成的習慣,亦如作家馬未都所言:凡事比別人多走一步,你就超過了大部分的人。

等坐下來和柴曉明聊天,發現他不僅是多走了一步,事情還在制定計劃表時,他已經在腦海中倒排工期,目標堅定而有力。

“天選”物理人:彌補1分之憾深耕核物理

柴曉明對物理可以說是一見鐘情。按照他的說法,初中第一次上物理課,他就對物理有莫名的好感,有著無限的向往。

俗話說,“難者不會,會者不難”,這8個字似乎是專門為物理量身定做的。由於物理是公認的最難學科之一,很多同學在物理“水池”裡掙扎扑騰的時候,柴曉明已經在享受“游泳”的快樂——學上了有趣有用的物理。平時的習題練習,他會深入思考更深層次的物理原理,喜歡並善於鑽研,解決問題時會獲得極大的成就感和滿足感。

高考時,柴曉明物理僅扣了1分。而這1分,卻讓他耿耿於懷多年:最后一道題計算有個小失誤,其實完全可以避免。為彌補這1分之憾,2001年,柴曉明選擇了清華大學的工程物理系·中核集團定向班,從此更深入地走進物理領域。

一入物理深似海,從此清閑是路人。柴曉明回憶,與志同道合的同學沒日沒夜拼命學習,就是想有所建樹。2005年,當同學考慮出國或轉行時,柴曉明決定深耕核能事業。之后,他被推薦免試攻讀博士學位,成為核動力院和清華大學聯合培養的第一批博士生,跟隨王侃和姚棟兩位博導,柴曉明也獲得了更多理論基礎學習和專業課題研究機會。

柴曉明更忙了,休息時間再次被壓縮。他回憶,博士5年,從未在晚上12點前休息過。

“犟拐拐”堅持己見:首創方法獲專家高度肯定

生活中的柴曉明率性,是典型的理工男。對於科研,他又有自己的堅持。妻子王曉評價他是“犟拐拐”。

博士期間,這位犟學生,在選擇科研方向時,就讓導師們犯了難。

原本,導師們一合計,本著愛護學生的心理,為他確定了當時熱門、較為成熟的核反應堆物理研究方向。而柴曉明卻與國內尚未有人研究的特征線中子輸運方法模型“私定終身”。

特征線中子輸運方法是一種用於求解中子輸運方程的方法,適用於堆芯設計程序中的組件輸運計算。通俗來講,就是計算核反應堆裡裂變,以及發熱分布的方法。傳統的特征線法在處理復雜幾何結構的中子輸運問題時,需要大量的計算資源。

“新領域走不走得通未有定論”“未知風險高”“國內研究的人極少”……大家都非常擔心,柴曉明仍堅持己見——科研要快人一步,必須解決真問題。

當時,國內剛介入該領域研究,從事相關研究的,除了上海交大和西安交大團隊,就隻有柴曉明。

柴曉明說,研究瓶頸期持續有半年之久。“那段時間日思夜想,吃飯睡覺都在思考問題。”柴曉明陷入“想”思病之中。

厚積薄發、自主創新,才能實現“彎道超車”。一天中午,柴曉明靈光乍現,並迅速捕捉到這個思緒,拿起本子就開始演算。

不一會兒,一套線性源特征線方法在紙上呈現。

線性源特征線方法通過採用線性源分布,能夠在保証計算精度的同時,顯著減少計算所需的存儲空間和計算時間。“模擬整個反應堆更逼真更精確。”柴曉明解釋。

令柴曉明印象最深的是,在博士課題答辯中,專家們對他首創的線性源特征線方法等模型給予了高度肯定。

穿越“無人區”:十年磨劍終成鋒

學有所成、學有所用,解決真問題是科研的初心。畢業后,柴曉明結合博士期間研究,選擇反應堆物理軟件研發作為方向,並以研發適應於復雜幾何和核素體系的中子輸運軟件為工作重點。當時,國內使用的反應堆計算主要軟件皆源自國外,任何改動難度都很大,軟件存在“卡脖子”困局。

他堅信,“先進的反應堆物理模型和軟件是新型復雜反應堆設計的核心需求”。為此,他和研究團隊在新型反應堆物理軟件模型和構架研究中夜以繼日,先后對國內外大量研究模型一一分析對比。在模型選取分析、模塊架構、數據結構等構架工作中,團隊持續兩年做比對。

在大家共同努力下,軟件開發完成,計算精度等參數達到國際先進水平,並在后續驗証中接連解決了若干重大棘手工程問題。

軟件工作告一段落,柴曉明立馬調轉車頭,接受新的安排。進入核反應堆技術全國重點實驗室后,他負責統籌核能領域的基礎研究工作。

新崗位涉及反應堆物理、反應堆結構、材料、核安全、數字化等多個專業方向,多項研究國內外處在並跑階段。

並跑階段也就意味著沒有領路人,研究進入“無人區”。摸著石頭過河,但湍急的河流裡皆是泥沙。“無人區”的特點是技術供給不足,該如何把基礎技術填滿?在數年時間裡,柴曉明和團隊艱難摸索。

十年磨一劍,憑借對目標的有序規劃和攻堅的韌勁兒,柴曉明最終穿越“無人區”,在國家重大項目、重點研發計劃上取得成績。

□四川日報全媒體記者 蘭珍

(責編:袁菡苓、羅昱)

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