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陈达:心远愈知宇宙宽
[ 作者:陶杰 汤晓斌 彭丽    转贴自:《光明日报》2024年02月05日    点击数:57    更新时间:2024-04-27    文章录入:admin ]

 

 

学人小传

 

陈达(19372016),江苏南通人。核科学与技术专家,中国科学院院士,南京航空航天大学材料科学与技术学院教授。1963年从清华大学工程物理系毕业,从事核科学技术研究工作。2001年到南京航空航天大学任教,创办“核科学与技术”学科。主编《应用中子物理学》等。

 

 

陈达院士去世7年多了,南京航空航天大学核技术与多学科交叉创新研究中心的工作室,至今仍然挂着他留给学生们的那幅字——“格致穷理,知行合一”。

为了中国的核事业,陈达院士在戈壁滩奋斗了30年后,全心教书育人,直到生命的最后一刻。“格致穷理,知行合一”是他对学生的期待,又何尝不是对他自己学术人生的总结。

 

祖国最需要的地方

 

1963年,大学毕业分配,一共五个志愿,清华大学毕业生陈达只填了三个,都是到边远地区去。剩下两栏,一个是“是否愿意留校”,另一个是“是否服从分配”,他都空着。那时,学校领导看中陈达是个好苗子,几次动员他留校任教,陈达还是选择了大西北。他说:“我学的是核科学,就应该到搞核研究的地方去,边远不边远,无所谓。我完全是国家培养出来的,我不去最艰苦的地方,谁去?”

从小家中一贫如洗的陈达,从来没有忘记自己“完全是国家培养出来的”。

陈达1937年出生时,七七事变刚发生不久。民族深重的灾难,让原本就不富裕的陈家雪上加霜。小时候,家里没有灯,陈达就到邻居家,挤在一个小角落里借光看书、写作业;家里买不起纸笔,他就找一根枯树枝,在泥地上练字。无论条件多么艰苦,陈达从未放弃过学习。他的努力有了收获,1957年,他如愿收到了清华大学的录取通知书。

被清华大学录取了,陈达却为学费犯了难。因为学费还缺35元,他差点放弃这次入学机会。父亲已经安排好了,让他去上海的一家工厂当学徒。距开学仅有几天时,陈达在路上偶然遇到了他的小学老师、时任县教育局局长曹锦琪。曹老师听说了他的情况,资助了一些钱,再加上全家借的、凑的,陈达终于能北上清华,开启求学之路。

“家里一直很穷,可算是赤贫。没有党和政府的扶助,我连学都上不了。”陈达在清华大学读书的那几年,学校减免了他大部分费用,还发放了助学金。“报效祖国”的种子从那时起就埋在了陈达心中,这也是他刻苦学习、努力钻研的重要动力。

星期天没课,陈达就去图书馆读书,通常在图书馆还没开门时就赶到,直至晚上9点闭馆才回宿舍,连续学习十几个小时,练得一身“坐功”。他常说:“这为我后来参加工作,在科研一线能长时间坐得住,打下了很好的基础。”

最终,26岁的陈达还是离开了北京,一头扎进地处戈壁荒漠的核试验基地。这一去,就是30年。从风华正茂到两鬓斑白,陈达用青春回报祖国的培养,建立和完善了一门叫“核爆诊断学”的学问。

 

“采摘”蘑菇云的勇士

 

“我们国家一共进行过45次核爆试验,我参加了41次。”多年以后,在给学生讲核工程专业导论课时,陈达经常这样开场。

1964年,在中国第一颗原子弹爆炸4个月前,陈达随队抵达茫茫戈壁滩。戈壁滩天气恶劣,昼夜温差大,白天地表温度有时超过72℃,到了夜里,狂风能把帐篷刮起来。陈达和同事们不停奔波,“穿着胶鞋都烫脚,每个人都鼻子出血,嘴唇干裂”。物资也很匮乏,6个人挤在一顶小帐篷里,喝的是河水,微量元素超标,很容易拉肚子,主食是玉米糊糊和窝窝头,蔬菜基本就是萝卜、白菜,还有发芽的土豆。

陈达知道,选择了大西北、选择了这份事业,就意味着放弃了安逸舒适的个人生活。多年以后,陈达常常会怀念这段时光,虽然艰苦,但充满豪情。

19641016日下午3时,一朵耀眼的蘑菇云,在罗布泊的沙漠中腾空升起,“东方巨响”震惊了世界,中国首次核试验成功了。

核试爆之后,人们最关心的是爆炸威力有多大。判断爆炸威力,有一个专门的学科,就是“核爆诊断学”。陈达要做的,就是“核爆诊断”,简单说来,就是采集原子弹爆炸后的核反应产物,对其进行分析。

取样工作,需要有细致的工作计划,选择恰当的时间、地点,既要尽量避免核辐射带来的危害,又要保证数据准确可靠;既要在地面取样,也要在空中取样。地面取样相对容易,原子弹爆炸后,在预先确定的地点取出特定样品或残留物即可。空中取样则要复杂很多,必须在蘑菇云腾空之后,在极短的时间内,对空中颗粒进行不同层面的采样。核试验烟云尚在翻腾,陈达和同事们就穿着厚重防化服,登上卡车,冲到前线取样。

取到样本之后,要对样本进行分析,评估爆炸效果。分离样本中的不同粒子,是一个很大的挑战,“把颗粒都挑出来,相当费劲”。陈达和同事们十个人一组,分析研究各种分离方法。经过数十年的努力,陈达提出了“严重分凝条件下裂变威力诊断方法”,攻克了这一关键性技术难题。

氢弹试验的测量比原子弹试验还要复杂,内容、方法都有所不同。陈达说:“每项都要做到非常非常细,有的测量误差要精确到千分之一,经过几年努力,我们的氢弹测量误差和国际上差不多。”

1976年年底,南京航空学院(今南京航空航天大学)向当时的国防科委提出将“长空一号”无人机改装为核试验无人取样机的建议,并于次年获得立项。从19779月到198010月,南航的长空一号(CK-1A)核试验无人机成功完成4次取样任务,取样结果有力地支持了陈达等科研人员的核诊断工作。这是陈达与南航第一次结缘。

“绝无退路,只能成功,不许失败”,这是陈达对自己工作的要求。耗费了大量精力的试验,容不得半点失败,这让陈达坚定了与问题“死磕到底”的态度。想尽一切办法攻克难题,这种不服输的精神,在陈达身上体现得淋漓尽致。1970年,为了研究一种材料的燃耗测试技术,陈达半年多没睡过一次安稳觉。常常是刚躺下来,有想法了,马上就爬起来。累了,倒下睡一会儿,一醒,用冷水洗把脸,继续做。就这样,靠一把计算尺,一台手摇计算机,半年后,陈达硬是做出了一个堪称完美的方案。

“起先的10年,是学习,是积累;后来的10年,认识开始深化,能够主动提出一些有新意的东西;接下来的10年,在自己领域内,才找到一点自如的感觉,能够提出问题、解决问题了。”这是陈达对自己从事核武器试验工作30年所作的总结。

回首30年寂寞、艰苦甚至危险的生活,陈达从没有后悔过。虽然条件非常恶劣,家庭也作出了很大牺牲,但“我终生无悔,能为国家、为人民做点力所能及的事情,把我在学校学到的知识,应用到国家的国防事业上,我就心满意足了”。

 

从核武器到核医学

 

“我一生都是在从事核科研工作,现在的年龄,有了积淀,也有了更多的相对成熟的想法,也更能发挥自己的能力与长处。”20013月,已经从研究所工作岗位退休的陈达,到南京航空航天大学任教。

陈达在南航的办公室布置得很简单,里面的物件很多都与大西北的工作有关。两幅照片,一幅是中国第一颗原子弹爆炸景观照,另一幅是中国首次氢弹爆炸景观照;一幅字,写着“雅气和辉”四个大字和“气清更觉山川近,心远愈知宇宙宽”两行小字,是以前的同事送的。陈达还有一架陪伴了他几十年的手风琴,他曾告诉学生:“我在戈壁滩30年搞核爆诊断,在艰难困苦的环境里,我们很乐观,有时还排练文艺节目,这架手风琴一直跟随着我。”

200112月,中国科学院公布院士增选结果,陈达当选中国科学院院士。南航校园沸腾了,陈达却告诫自己,要低调做人,“昨天是一般专家,今天当了院士,不可能一夜之间水平提升了,要在今后工作、生活中更加努力学习,谦虚谨慎”。

此后,国内许多知名大学纷纷向陈达抛出橄榄枝,邀请他前去任教。面对丰厚的待遇,陈达表现出一贯的冷静,“我经常说做事先做人,学校看重我,我是不会离开南航的,也不会离开材料学院!”陈达对南航的同事表示,一定要在核学科建设方面创出业绩。

陈达在工作上永远都是干劲十足、不知疲倦,让大家敬佩不已。到南航工作后,陈达转入核技术应用领域。外国学者将核技术应用于医学诊疗的尝试,给了他很大启发。他认为:“核与辐射既然可以聚焦能量作为武器,那么把癌细胞视作敌人,让射线对准癌细胞,精准投放能量,这不就可以更有效地治病救人吗?”从此,陈达开始了面向治疗癌症的放射医学物理研究,在南航创建了医学物理系,这也是全国第一个医学物理系。在学校的支持下,陈达将核科学与医学、材料学等学科的交叉领域研究作为南航核科学学科的发展方向,开始了人生的第二次“创业”。

其中一项工作,是研究如何用放射线杀死肿瘤,这需要多维研究。“用放射线来杀死肿瘤周围的癌细胞较容易,杀死中间的要困难些,必须加强剂量,因此,放射线必须适时调整。体外照射的射线从人体外射入时,也会给人体带来副作用。”为了加强诊断准确性,减少副作用,增加医疗效果,陈达带领团队开展了卓有成效的研究。除了常规放疗手段之外,他还瞄准硼中子俘获治疗技术、重离子放疗技术等治疗癌症的前沿技术,干劲十足。

2007年,核技术本科专业得到主管部门批准,核医学物理系更名为核科学与工程系。在陈达的带领下,南京航空航天大学核技术专业逐步发展、壮大,拥有了完整的学科专业体系。陈达清楚,他做的这些工作,虽然意义深远,可是由于种种原因,并不能在短时间之内体现出价值。对此,他既深感忧虑,又极富信心:“虽然在学科发展、推动医院设立医学物理师岗位等方面进展缓慢,但在科学家们的推动和呼吁下,高端仪器的研发已经得到有关部门的关注。这是一门关怀人类的科学,是为民谋福祉的事业,一定要有人去做。”

20多年前,陈达就预见了“硼中子俘获放射技术(BNCT)要真正走向临床,采用加速器中子源替代反应堆中子源才是正确的发展道路”,要求团队积极开展这一领域的研究工作。2015年,他的团队开始与相关单位合作启动加速器BNCT系统开发工作。20218月,我国首个按照ISO-13485医用标准研制的加速器BNCT装置在厦门完成组装调试,超热中子束流效能和最大可治疗深度指标均达到世界领先水平。20228月完成国内首个含硼药物大规模临床前研究。202210月正式启动了第一批14例人体临床研究。

无论是在科研上,还是在生活中,陈达的进取、无畏与淡然,都是年轻一代的榜样。唯一能让他激动的,是他的研究成果真正运用到了造福大众的事业之中。他常说:“对于得失,个人不应看得太重、计较太多。”

 

走上三尺讲台

 

在南航,陈达院士不仅给研究生上应用中子物理学课,还给本科生讲核反应堆物理分析课。

“做科学研究我在行,教书育人是半路出家,讲课艺术还要提高。”陈达总是说,走上讲台对他是一个新挑战,但他没有犹豫,“核反应堆物理分析课的师资稀缺,我要亲自来教。”陈达花费了大量时间备课,几本厚厚的备课笔记本写得密密麻麻,为了更好分配课程内容,他甚至会将习题都做一遍。

在陈达心中,给学生上课是一件非常重要和严肃的事情,一定要兢兢业业,“每堂课都要讲好,‘差不多’‘没啥大毛病’可不行”。每次上课,他都是穿着正装走上讲台,不坐板凳,不用PPT,在黑板上用粉笔推导公式。

教会学生知识,更要为学生谋一个好未来。陈达始终关注着学生的成长发展,为了解国内核电行业对专业学生的需求,陈达奔赴各地相关单位考察。在秦山核电站参观访问交流过程中,当了解到国内第三代核电站的建设发展规划后,他很兴奋,“我们每年招两个班的核技术专业学生是无法满足国家需求的!”随后的发展,验证了他当年的判断。

2013年,陈达身患重病,不得不离开讲台,接受治疗。他经常向前去探望的领导和老师询问:“我现在不能上课了,导论课是怎么组织的?学生人数多了,实习怎么解决的?新开设的课程,学生反馈效果怎么样?学生找工作情况如何?教学上有没有什么困难?”他最关心的还是学生的课题研究进展和实验室的科研进展情况。

20167月,陈达院士与世长辞。家属遵照他的遗愿,将他的骨灰带回马兰,带到那片他魂牵梦萦的土地上。

陈达院士去世后的这些年,他曾经带领的科研团队立志以优秀的研究成果告慰先生,坚持服务国家战略需求和行业发展,已形成鲜明的“核+”学科和专业发展特色。“核+医学”之外,在“核+材料”方向,“核岛用高性能关键金属构件精密塑性成形技术及装备”成果获江苏省科学技术奖一等奖;在“核+航天”方向,面向深空探索的能源需求,围绕核电池等空间核技术应用领域承担了多项国家重点任务;在“核+仪器”方向,国家重大科学仪器设备开发专项“工业物料成分实时在线检测仪器的开发和应用”顺利通过验收并成功转化;在“核+环境”方向,针对核与辐射事故应急监测的“空中放射性环境监测系统”荣获国防技术进步二等奖,并已批量投入使用……

陈达院士去世后的这些年,每年清明节和他的生日,南航都会举行各种形式的纪念和学习活动:20178月,学校首届青年骨干教师培训班赴马兰开展理想信念专题学习;201810月,一尊陈达院士半身青铜塑像在南航将军路校区揭幕;202110月,陈达院士生前对南航学子的勉励题词影壁落成;20237月,南航主题教育调研团来到马兰烈士陵园祭奠陈达院士……

怀念陈达院士,是向先生致敬,也是为了鼓舞后辈勇毅前行。

 

 

(作者:陶杰汤晓斌彭丽,陶杰系南京航空航天大学教授,先进材料与成形技术研究所所长;汤晓斌系南京航空航天大学教授,核科学与技术学科带头人,工业和信息化部空间核技术应用与辐射防护重点实验室主任;彭丽系南京航空航天大学党委宣传部新闻中心职员)

 

学人论学

 

19世纪末,天然放射性的发现开创了人类认识物质世界的新篇章,揭开了核科学技术的序幕。20世纪初叶,核科学技术在理论和实验研究上均得到了快速发展并获重大突破,其中核裂变现象的发现让人们认识到物质质量亏损将转变成以往任何化石及其他能源所不可比拟的巨大能量,这就是核能。人类历史上,科学技术进步所取得的最新成果往往首先被应用于当时的军事斗争,核科学技术也不例外。迄今为止,核武器仍然是国际军事竞争中不可替代的撒手锏。

二战结束后,科学家们开始转向核能和平利用的研究和实践,以期让核能造福人类。20世纪五六十年代,第一代核电站先后被建造,用于验证核电在工程上的可行性并证明是成功的。第一代核电站功率均比较小,商业利用价值不大,但它们为后期核电站的开发建设奠定了重要的理论基础,积累了许多宝贵的工程经验并建立了可供参考的一整套设计、运行和管理规程。随后,核电站在世界范围内被大规模兴建,1970年达到167台,1990年达到328台,2000年达到438台。

中国是一个世界大国,国家建设和经济发展对能源有较大需求,但长期以来主要依靠化石能源,其占中国能源结构的70%左右。煤炭、石油资源已日趋枯竭,其对环境造成的污染和温室气体的排放也不容忽视。大力发展绿色可再生能源,逐步改变能源结构已势在必行。核电作为一种清洁能源,具有其他能源不可比拟的优势。中国是世界上少数几个拥有比较完整核工业体系的国家之一。经过30多年的努力,中国核电从无到有,得到了一定发展。积极推进核电建设,保障能源供应与安全,保护环境,实现电力工业结构优化和可持续发展,已成为中国能源建设的一项重要政策。

日本福岛核事故一方面归因于突如其来的特大地震和海啸双重自然灾害,另一方面也有人为因素存在,是“天灾”和“人祸”共同作用造成的恶果。日本福岛核事故给全球带来了巨大危害和严重影响,再次为人们敲响了核安全警钟。人们需深刻反思并从中吸取经验教训,让“安全第一”切实落实到核电站设计、运行和管理的每一个环节,以确保核电事业安全健康发展。

核能发展非常必要,但不能进行跳跃式发展而一步到位,应该把核安全放在首位,立足实际,循序渐进,稳步推进。核电站选址应慎之又慎,提高对灾难性天气和毁灭性自然灾害所造成核事故的预想,提升对超设计基准事故的应对能力,这是至关重要的。核电站建成后,应密切关注其周围环境参数的变化并及时采取相应措施,以提高核电站对极端气候和自然灾害的应对能力。

先进核电技术是核电站安全的基础,应加快更安全堆型的研发并掌握关键技术。中国核电发展的技术路线为:热中子反应堆—快中子反应堆—受控核聚变堆。中国所涉及的核电站反应堆类型繁多,建议对相关技术和研发力量进行有效整合,要齐心协力,以尽快形成自主研发能力。

切尔诺贝利核事故和三哩岛核事故完全是由人为因素引起,福岛核事故的直接起因是多重小概率自然灾害的叠加,但事故应对过程也存在一定问题。加强核安全文化建设,着力提高核电站从业人员包括决策层、管理层、技术层以及监督部门的核安全知识、核安全技能和核安全意识,进一步完善运行规程、应急响应和培训体系,保障核电站日常运行安全,增强核事故安全处置能力。

核电发展亟须设计研发、运行维护、管理监督等方面的专业人才,特别是核专业人才。核专业人才紧缺将成为制约未来中国核电快速发展的一大障碍。

——摘编自陈达《核能与核安全:日本福岛核事故分析与思考》,原载于《南京航空航天大学学报》2012年第5

 

 

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