李前

　　“我有一個美麗的愿望，長大以后能播種太陽。”川妹子李前是唱著這首兒童歌曲《種太陽》長大的。但讓她自己都沒想到的是，長大后的她居然真種起了“太陽”。不過，李前種的這顆“太陽”，卻非同一般，叫做ITER，被稱為全世界最大的“人造太陽”。ITER翻譯過來，為“國際熱核聚變實驗堆計劃”，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科技合作項目之一，由中國、歐盟、俄羅斯、美國等7方共同參與建造。

　　“人造太陽”模擬太陽內部的核聚變反應制造能量，是未來煤炭、石油等化石能源燃燒殆盡，為人類提供生存必需的巨大能源生產方式。

　　ITER模擬太陽內部的核聚變反應制造能量，運行過程中等離子體的溫度將超一億攝氏度。倘若直接接觸燃燒中的上億攝氏度的等離子體，地球上的一般物質頃刻間便會灰飛煙滅。正因如此，它的“防火墻”——“第一壁”，便成了ITER的核心部件。

　　這個核心部件，由位于成都雙流區(qū)的核工業(yè)西南物理研究院研發(fā)制造。雙流區(qū)是目前國內唯一具有核裂變、核聚變資源，科研實力雄厚的區(qū)（市、縣），與中國核動力研究院共建四川首個核能產業(yè)園。

　　核工業(yè)西南物理研究院聚變科學所副研究員、105室主任助理李前和她的團隊便是負責“第一壁”質檢工作的。有人會說，質檢，不就是拿個儀器在那兒測么？可是，當面對造價上億的反應堆、價值上萬的零部件和一些沒有檢測標準的特殊材料，質檢工作遠沒有想象中那么簡單、輕松。任何一次檢測的漏洞，都可能造成巨大損失。

　　“每一次檢測，壓力比山還大。”李前感慨道。這些年來，她堅持以細心和堅韌為“人造太陽”做“體檢”，開發(fā)出全球首創(chuàng)的薄壁窄空間不銹鋼激光焊對接焊縫的爬波檢測方法，檢測可達率遠超國外技術；自主研發(fā)的鈹銅界面定量檢測方法，實現(xiàn)檢測百分之百的可靠性；自主研發(fā)的銅鋼爆炸界面檢測方法，順利通過了ITER國際組織的認證。

　　這些閃耀著巾幗智慧的方案，也讓核心技術牢牢地掌握在了中國人自己手中。

　　“啦啦啦種太陽，啦啦啦種太陽……”李前是在《種太陽》的旋律中，走進核工業(yè)西南物理研究院的。那時的她，剛從四川大學金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)，考上了核工業(yè)西南物理研究院的研究生，年輕的心跟太陽一樣明亮。

　　在研究生學習期間，李前接觸到了“ITER”這個國際項目，認識到研發(fā)“人造太陽”的重要性。彼時，李前的研究生導師、院里老一輩科技工作者“擇一事、終一生”的精神在李前的心中激蕩。碩士畢業(yè)后，她便選擇留了下來，一門心思搞科研。

　　這一留下，便已9年。李前愛讀《居里夫人傳》，從某種程度上來說，居里夫人是她的偶像。她覺得，現(xiàn)在條件好多了，自己也應該像居里夫人一樣，為人類社會的發(fā)展進步貢獻自己的光和熱。

　　2017年底，核工業(yè)西南物理研究院歷時多年研究的ITER“第一壁”半原型件率先制作成功，受到了國內外專家的高度贊揚。第二年一開春，李前和她的團隊便進入了ITER“第一壁”全尺寸原型件的設計分析工作。很快，一道難題擺在了她們的面前：如果按照國際組織給出的模型，超冷卻通道的激光焊接縫結構復雜，加工難度大，材料耗損多。是接受成熟技術，還是開發(fā)新技術？

　　“如果接受成熟的射線檢測法，就意味著要增加3倍的材料成本、2倍的加工成本、8倍的檢測成本，還有25%的盲區(qū)無法檢測?？墒?，開發(fā)新技術，那是一條未知的路，沒有先例，沒有標準，沒有經驗，也沒有參照。但不能因為沒有先例，就不去探索、突破。”李前想到了超聲檢測，“這能大幅度降低檢測成本，只是國際上對不銹鋼薄壁窄空間焊縫的超聲檢測還是一片空白。”

　　李前飛到ITER總部，與國際組織的無損檢測專家討論采用新技術的可能性。專家們認為，射線檢測是當前最適合、最推薦的方法，如果采用新技術，他們不反對，但需進行認證試驗，并證明新技術的可行性。

　　一番交談后，李前信心倍增?；氐絿鴥?，她帶領團隊準備向新技術發(fā)起“攻堅戰(zhàn)”。與此同時，有不少人質疑：超聲檢測只適合厚度10毫米以上的材料，而反應堆的很多零部件厚度都小于10毫米。

　　李前一門心思尋找著解決辦法。從白天到黑夜，她帶著團隊成員們不知疲倦地查閱了大量文獻。在不懈努力下，李前發(fā)現(xiàn)在超聲檢測中，有一種檢測方式可以測表面。“盡管需要測的是全體積，但有總比沒有好。到市面上尋找，根本沒有在售的、可用的檢測探頭。”在這樣的情形下，李前只得自己設計了一種新的探頭。但由于加工難度太大，許多廠家紛紛將李前拒之門外，“好不容易聯(lián)系到一家，說可以生產。滿心歡喜地讓對方制作，結果生產出來的產品達不到要求。”李前回憶道。

　　近乎失望之際，李前突然想到了居里夫婦提純鐳鹽的故事。為了提煉出足以用于實驗的純鐳鹽，居里夫婦連續(xù)4年時間從8噸重的鈾礦渣中提取了0.1克純鐳鹽。當時的實驗環(huán)境非常惡劣。在無人問津的廢棄倉庫里，居里夫婦整天和礦渣打交道，用鐵棒攪拌大桶里的液體，還要給溶液加熱，煙熏霧嗆，勞累不堪。“現(xiàn)在的條件比居里夫婦那個時候不知要好多少倍！我們還有什么理由放棄呢？”李前說。

　　焊縫檢測方案直接影響到“第一壁”的加工方案。檢測方案未定，項目便無法正式開展。時間逼近，項目組的所有人都在等待李前的答案。

　　憑著一股和困難死磕的勁兒，李前從多種探頭中找到了一個質量有保障的直探頭，又設計了一個楔塊，與廠家合作，將直探頭改成了爬波探頭。使用這個接近橡皮擦大小、凝聚了李前和團隊近一年心血的爬波探頭，再配合他們優(yōu)化的缺陷識別方案，最終大大簡化了原型件結構，既滿足了檢測質量的要求，又解決了檢測空間受限的問題。

　　驚喜的是，李前和她的團隊“另辟蹊徑”找到的檢測方法、設計的檢測工具，實現(xiàn)了焊縫檢測可達率99%的成績，較成熟的射線檢測可達率高了24%。這個自主創(chuàng)新研發(fā)的薄壁窄空間不銹鋼對接焊縫的爬波檢測方法，實現(xiàn)了超冷卻蒸發(fā)器（HVT）焊縫的全體積檢測，一舉通過了ITER國際組織認證，為祖國的核聚變事業(yè)，添上又一抹榮光。

　　人們喜歡仰望星空，因為那里有想象力無法企及的地方?？苹米骷铱梢匀斡伤季w游弋在太空里，但對于一個科技工作者來說，這一切似乎算不得太浪漫。

　　從某種意義上來說，李前所仰望的“星空”，就是“人造太陽”ITER“第一壁”的一個個難題。鈹具有良好的熱導率、高溫性能以及低的原子序數，是較為理想地面向第一壁的材料。銅鉻鋯合金具有較高的高溫強度及優(yōu)異的導電導熱性能，是聚變堆常用的熱沉材料。“第一壁”鈹銅之間的連接方式為熱等靜壓固態(tài)擴散焊連接，通過連接后可以綜合兩者的性能，獲得優(yōu)異的導熱性及降低面向第一壁材料對等離子體的污染。

　　鈹銅界面結合質量的檢測方法，是超聲檢測。一般情況下，要做到鈹銅之間100%的超聲檢測，是難以實現(xiàn)的。“主要原因有四點：一是鈹與銅之間的聲速及阻抗差異較大，造成正常界面回波與缺陷反射回波高度差異較??；二是鈹瓦的尺寸極小，邊緣部分缺陷檢測難度大；三是聲波只能從鈹側入射；四是銅底部為鋸齒狀結構，無底面反射回波作為參考。”李前說。

李前（中）和團隊成員們在一起

　　為了這個100%，李前與她的團隊與“不可能”較上了勁。在她看來，每一次科學的進步，都誕生于對“不可能”的超越。

　　李前又一次淹沒在海量的文獻里。她進行了大量的理論研究、仔細地思考著前人的一次次探索。理論積累完成后，她又逐項進行分析實驗。對李前來說，每天的時間都不夠用。“那段時間，基本管不了家里的小孩。每天都是凌晨5點起床，接著就坐公交車上班了。開車的話，我什么也干不了。坐在公交車上，就可以看書了。”李前說。

　　日復一日的研究、歷經無數次失敗，李前終于找到突破點。她提出用高頻窄脈沖的超聲縱波作為檢測波，用相位法輔助識別缺陷，創(chuàng)造性地提出了最小波高法用于缺陷的定量，優(yōu)化了鈹銅檢測方案，最終實現(xiàn)了鈹銅連接界面的100%檢測以及準確定量，提高了檢測效率和精度。

　　“不可能”一下變成了百分之百的“可能”！李前贏得了鮮花和掌聲，還被雙流評為2023“十大最美奮斗者”。但在李前心里。這些鮮花和掌聲，不僅僅是屬于她的贊美，更是對無數中國科研工作者們求索精神的肯定。

李前

　　收獲無數鮮花和掌聲的李前，還是那么低調。“和我們院的‘大牛’比起來，我真的不算什么，我就是核工業(yè)大工程里的一顆螺絲釘，一個普通的科技工作者。”李前說。

　　銅合金是一種優(yōu)異的熱沉材料，但卻不是良好的結構材料，ITER選用了目前在核工業(yè)中使用最多、工程應用最廣泛的不銹鋼作為結構材料。銅合金和不銹鋼也屬于兩種異種材料，其主要是先制作復合板，然后再將復合板加工成需要的結構。

　　銅鋼界面復合板，基本都是采用爆炸焊和熱等靜壓固態(tài)擴散連接。所謂的爆炸焊，就是將兩塊金屬板面對面間隔一定距離放置，最上面的板材上布置炸藥，點燃上面的炸藥，伴隨著一聲聲爆響，兩塊金屬板的焊接也在響聲中完成。這種焊接方式，其實是利用炸藥爆炸瞬間產生的巨大能量作為能源使金屬產生塑性變形、熔化，并達到原子間結合的一種嶄新焊接技術。焊接過程中，材料只產生極少量的熔化，過程中無需另外填充材料。人們焊接大型平板材料，通常都會采用這種焊法。

　　ITER“第一壁”中的銅鋼既是承壓部件，又是真空部件。兩種環(huán)境都要求銅鋼復合界面具有良好的結合強度、高強的連接致密性。這就要求銅鋼界面除了要有較高的結合強度，還不能存在貫穿性的小缺陷，以防界面發(fā)生泄漏。

　　大的缺陷容易檢測，小的缺陷卻著實讓他們頭疼不已。李前與她的團隊沒有了退路。面對怎么也解決不了的新難題，李前往返于試驗場與實驗室之間。高強度的工作，讓李前消瘦了很多。因長期睡眠不足，李前以前漂亮的大眼睛變成了熊貓眼。有時，坐在辦公室里，李前也會因為壓力太大，不自覺地唉聲嘆氣。

　　其實，李前也想過簡單的人生，偶爾去曬曬太陽散散步，在閑暇時去環(huán)游世界?？墒牵?ldquo;小我”的愿望與浩瀚的“星空”相比，還是太微不足道了。

　　千磨萬擊還堅勁，任爾東西南北風。針對銅鉻鋯/不銹鋼爆炸焊復合板界面為波狀結合的特殊結構，李前巧妙地選擇了合理的入射頻率，使銅合金中的超聲波波長與復合界面的波高一致，提出了波形對比法和相對波高對比法的超聲檢測缺陷評價方法。

　　經過檢測試驗，這種評價方法提升了復合板連接界面缺陷的檢出率和檢測精度，確保了銅鋼焊縫的質量，保證了超聲檢測合格的銅鋼焊縫順利通過國際組織認證。

　　就在李前決定繼續(xù)出發(fā)的那個瞬間，她內心的“小我”早已升華為“大我”。“到那個時候，世界每個角落，都會變得溫暖又明亮。”在李前的心里，《種太陽》的旋律依舊響亮如初。（配圖由成都市雙流區(qū)工會提供）