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學科史話 | 一項國際科技合作開啟并延續30年的“核電夢”

2017-06-28 16:15:40 作者：楊武上海材料研究所來源：《腐蝕防護之友》分享至：

1985 年 4 月，英國紐卡斯爾大學應力腐蝕和腐蝕疲勞專家J.Congleton（康格爾頓）博士（上海材料研究所的職工親昵稱其為“老康”）應邀來華訪問講學。那時英國紐卡斯爾大學的環境敏感斷裂研究團隊在應力腐蝕開裂研究方面在世界上享有盛譽，處于國際領先地位。老康是這個團隊以R.N.Parkins（帕金斯）教授為首的“三駕馬車”之一，另一“駕”是 D.Hardie（哈迪）博士，他的特長是氫脆研究。老康這次先后訪問考察了北京鋼鐵學院（由中科院學部委員肖紀美教授主請）、鄭州工學院和上海材料研究所（Parkins 教授的學生俞健博士 1984 年回國后來到上海材料研究所工作，成為老康來訪的牽線者），并參加了上海材料研究所受中國機械工程學會材料分會委托在浙江桐廬舉辦的“氫脆、應力腐蝕和腐蝕疲勞學術討論會”，對該所在腐蝕方面，尤其是電化學方面的研究工作給予高度評價。經過對上述幾個單位的考察比較，老康主動提出希望與上海材料研究所建立關于“（核電）材料在高溫高壓水中的環境敏感斷裂及其電化學研究”的國際合作研究關系，回英后即向英國文化委員會提交了報告。

上世紀 80 年代，核電工業是新興的一種高技術產業，在我國剛剛起步。核電設備的安全可靠性是至關重要的問題，其中，以應力腐蝕破裂為代表的環境敏感斷裂問題是影響安全運行的關鍵之一。與核電工業有關的機電產品在高溫高壓苛刻條件下工作，給相關的環境敏感斷裂研究以及實驗裝置的建立和完善帶來很大難度。上海材料研究所在此領域剛剛起步，而紐卡斯爾大學已有多年的實踐經驗，可供我們借鑒。紐卡斯爾大學和世界上其它國家的一些實驗室均已發現，高溫高壓條件下的環境敏感斷裂與電化學和表面膜密切相關，但紐卡斯爾大學尚缺乏這方面的專門人才和經驗；而上海材料研究所在電化學和表面分析方面具有較強的專門人才、專業知識和測試設備。兩個單位的密切合作，各取所長，必將使研究工作建立在高起點上，使合作試驗研究能加速進行，并在深度和廣度上得到很好的開拓和充分的發展，對雙方的核電科技工作都帶來好處。因此，雙方一拍即合，在國家機械工業委員會的大力支持下，并得到英國文化委員會的經濟資助，上海材料研究所與該校簽訂了科技合作協議。首期合作自 1986 年 4 月至 1989 年 4 月，為期 3 年；1988 年，鑒于合作對雙方均已產生成效，在英國駐滬總領事館的支持和見證下，于1988年9月簽訂了合作延長2年的（補充）協議；整個合作為時 5 年。

在 5 年的合作期間內，項目的英方負責人老康 5 次訪華，每年均有 1 個月左右來上海材料研究所進行合作研究工作，1986 年，老康還作為嘉賓參加了上海材料研究所成立 40 周年慶典并致辭；上海材料研究所則先后派出 4名科技人員（楊武、華惠中、鄭文龍、徐克薰）5 次赴英參加該合作項目。我作為中方負責人，于合作的開始和結束年度兩度赴英執行合作任務。

通過雙方 5 年的密切合作和共同努力，合作取得了豐碩成果，主要體現在：

1）合作完成了十多篇高質量研究論文，經過嚴格評審，分別在國際知名的 Corrosion 和 Corrosion Science 等權威學術期刊上、國內（英國或中國）或國際腐蝕學術會議上發表，提升了兩個單位在國際學術界的地位和影響。

2）在中國訪問者的指導下，紐卡斯爾大學建立和發展了高溫高壓高純水中的電化學測試規程；在英國訪問者的指導下，上海材料研究所建立了我國首臺小型動態水高壓釜試驗回路以及動靜態配套的高溫高壓環境敏感斷裂試驗研究基地。

3）由于合作卓有成效，使雙方均在工業界產生越來越大的影響，并爭取到更多的課題來源和財政資助。例如：英方獲得美國電力研究所、殼牌國際公司下屬英國煤氣公司的補充資助（并使部分合作研究擴展到氫脆研究領域）；中方獲得機械工業共性技術發展基金資助，并與國內核工業界建立了密切聯系，接受部分試驗研究項目。

正是這項成功的國際科技合作，為促進核電材料環境促進開裂性能試驗研究這一新的重要研究方向地確立奠定了堅實的基礎；同時也開啟了我們的“核電夢”，即在建設更多安全且高效的清潔能源核電站，優化我國能源結構，實現建設綠色祖國的 “中國夢”過程中做出更大貢獻。

5 年的合作結束了，但合作帶來的效應仍在持續“發酵”，我們的追夢之旅一直在途中，也不斷有收獲。主要表現在：

（1）多年來，上海材料研究所承擔并完成了許多有關核電材料腐蝕與防護方面的重要課題。例如：

★機械工業技術發展基金項目（1988 ～ 1991）“機械工程材料高溫及常溫高壓環境敏感斷裂測試技術和性能評價”獲1993年國家科技進步2等獎。

★國家核安全局主管國家“八五”

科技攻關項目（1994 ～ 1996）“鎳基合金傳熱管超脹條件下審評依據的研究”腐蝕實驗，獲 1998 年機械工業科技進步三等獎。

★ 上海市重點科技攻關項目（1995 ～ 1996，與上鋼五廠及上海核工程研究設計院合作）“國產核用蒸汽發生器傳熱管 800 合金應用可靠性研究”，獲1998年上海市科技進步3等獎。

★上世紀末基于在核電材料腐蝕與防護方面的研究基礎，上海材料研究所得以加入到由中科院金屬所牽頭的國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目申請團隊，這個團隊在1999 ～ 2015 期間，陸續申請成功 3 個973 項目，即①“材料的環境行為與失效機理”（1999-2004），這是我國腐蝕與防護領域首個獲批立項的 973 項目；②“核電關鍵材料的環境行為與失效機理”（2006-2010）；③“核電關鍵材料及焊接部位在微納米尺度下的環境行為與失效機理”（2011-2015）。后兩個項目均以核電作為專題。在這 3個 973 項目中，我所均作為主要單位之一承擔并完成了相關課題任務。

★國家核電重大專項“大型先進壓水堆核電站重大專項：壓水堆核電材料環境相容性研究 - 壓力容器接管安全端應力腐蝕行為研究”（2011-2014）。

★此外，還承擔和完成了來自核工業界的多項試驗研究、失效分析、模擬驗證和安全審評等任務。

（2）走上了更大的國際合作舞臺

★加入國際合作組織。“水堆材料環境促進開裂國際合作組織（ICG-EAC）”是專門從事協調（輕）水堆核電站結構材料環境促進開裂方面的研究開發工作的權威而又封閉性的國際合作性機構，屬非官方性質的學術性團體，成立于 1979 年。1991 ～ 1992年期間，上海材料研究所通過當時在英國工作的俞健博士的聯系和介紹，由 ICG-EAC 執委會委員、日本東北大學 T.Shoji 教授向該組織主席 P.Ford 博士推薦，邀請上海材料研究所代表出席 1993 年 3 月在南非召開的 ICG-EAC國際會議，并加入該組織。所里派我出席會議，作了題為“上海材料研究所的高溫水中環境促進開裂研究工作”的報告、歷時近半小時。報告后，Ford主席立即表示：這是一個很有興趣的報告，特別是關于高溫水中應力腐蝕試驗方法的比較很有意義。進行專題總結時，數據和試驗方法專題主持人說，“上海材料研究所提供了很多有用的數據，我們甚至還來不及全面總結，準備今后整理到會議錄中去”。當時的 ICG-EAC 根據各單位對實驗數據的收集以及對問題的理論分析做出貢獻的能力，分為正式會員（F）和準會員（A）兩類。ICG-EAC 原準備接納我所為準會員（A），聽了我們的報告后，主動將成員登記表上的“A”改為“F”，上海材料研究所成為我國大陸第一個被該組織接納為正式會員的單位。

★成功承辦國際學術會議。在1993 年南非會議上，不少代表包括該組織的主席，均表達了希望能在中國舉辦該組織年會的強烈愿望。經向有關上級機關報告請示同意，并經過充分調研以及與 ICG-EAC 執行委員會主要成員的通訊溝通，經 1997 年 ICG-EAC 會議討論通過，決定 1998 年的ICG-EAC會議于1998年4月19日～24日在浙江（杭州）西子賓館汪莊（國賓館）召開。上海材料研究所作為會議東道主和主要承辦單位，積極籌備和組織了本次會議。這是與核電安全密切相關的該國際合作組織的封閉性學術會議首次在我國大陸舉行。會議正式代表64人，其中來自比利時、加拿大、芬蘭、法國、德國、日本、挪威、瑞典、瑞士、英國、美國等國外代表 51 人，中國代表 13 名（含臺灣 2 名）。會議交流討論了大量的最新試驗結果和信息。會議非常成功，獲國內外代表廣泛好評。也為我國有關單位和科技工作者提供了很好的學習機會，對我國有關單位加入該組織和開展相關的國際科技合作，包括亞洲地區環境促進開裂合作組織（EAC-A）的建立等起到了積極的促進作用。會后，ICG-EAC 的主席Peter Ford 博士、技術秘書 John Hickling博士以及我所客座教授 John Congleton博士等參觀訪問了我所。

上海材料研究所也是 EAC-A 的共同發起者和重要成員單位之一，相當一段時間內曾經起到 ICG-EAC 和EAC-A 在我國大陸地區的聯絡點的作用。EAC-A 是由日本東北大學 T.Shoji教授牽頭聯合上海材料研究所、韓國首爾大學和臺灣清華大學等共同籌備于 1999 年正式成立；EAC － A 的成員以 ICG － EAC 在亞洲地區的成員單位為主。我所曾成功承辦 2006 年 EAC-A學術年會。

21 世紀以來，隨著我國核電工業的迅速發展，國內又有多家單位先后加入 ICG-EAC。在時隔 18 年后，ICG-EAC會議終于再次來到中國，于 2016 年 5月份在青島舉行，由中科院金屬所承辦。

★與英國的國際合作仍在深度延續。為了確定政府對各大學及不同專業的科研投資強度，英國政府設立了一種“研究（水平）評級制度”，自1992 年始，4 年一次。評級的主要依據是公開發表論文的數量和質量。為了迎接 1996 年的評級，紐卡斯爾大學于 1993 年 10 月設立了一種“高級客座研究員基金”，動員各系（全校 8個學院，76 個系）邀請海外知名學者前來短期訪問，為 1996 年的科研評級作技術上的準備。鑒于上海材料研究所與該校 1986 ～ 1991 年的 5 年合作卓有成效，并已合作發表論文十余篇，且仍有部分結果值得發表，故我作為合作項目的中方負責人，受到邀請，經該校研究委員會審批，獲“基金”

資助赴英訪問（據悉，這次全校共批準 7 名“基金”受助者）。后該校正式授予我“客座教授”，根據該校公布的名單，1994 年該校授予該稱號的共 10 人，我是其中唯一的中國學者，也是當時中國學者在該校獲得的最高榮譽稱號。這實際上是對上海材料研究所的工作、對兩單位科技合作成績的最好肯定。在為期3個月的訪問期間，我撰寫了 4 篇合作論文，分別被國際權威性學術刊物 Corrosion 和 CorrosionScience 等或國際學術會議接受發表。較高質量地完成了訪問任務。

我們與老康之間的交流、討論和合作也一直在不斷進行。1997 年赴英出席 ICG-EAC 會議后，我再次訪問了紐卡斯爾大學；老康于 1998、2001 和2013 年再訪我所；為表彰老康對國際合作及上海材料研究所相關專業方向發展的貢獻，丁薛祥所長于 1998 年授予老康上海材料研究所客座教授證書；直至 2001 年和 2003 年我們還根據新的試驗研究結果在 Corrosion Science 等期刊上發表了合作論文。

★ 其它國際合作。1998 年杭州 ICG-EAC 會議后，與日本東北大學 Shoji 教授領導的斷裂研究所（FRI）在信息交流、人員交流互訪及推動EAC-A 的建立和運轉等方面建立了較密切的合作關系和較頻繁的交往。與美、日等國一些知名的核電材料研發機構進行了有益的交流，例如美國橡樹嶺國家實驗室、通用電氣公司研究與發展中心、巴布科克 - 威爾科克斯公司研究與發展部、美國奧本大學、日本金屬材料技術研究所等；美國工程院院士、原子能委員會顧問、核材料領域國際知名專家 R.Staehle 教授在1999 ～ 2008 年期間 4 次來上海材料研究所訪問交流和講學。21 世紀以來，上海材料研究所還與印度和捷克等在核電領域開展了國際科技合作。承擔和完成了上海市科委國際科技合作項目“高溫水中高氮不銹鋼環境促進開裂行為及裂紋無損評價技術”（中印合作，2001-2004）、“管線和核電材料的應力腐蝕破裂及壽命預測”（中捷合作，2008-2010 年）等。

憶迄今已30年的“核電夢”的尋夢、追夢和筑夢過程時，腦海中第一個浮現的外國人就是上海材料研究所的老朋友J.Congleton 博士，他將我們引進了“核電材料環境敏感斷裂研究”這扇大門，是他持之以恒的真誠支持、幫助和指導，使我們的研究工作能夠在較高水平上起步，在較短時間內，取得了具有國際先進水平的成果。對于這位良師益友型國際友人所做出的重要貢獻，再次表示崇高的敬意和衷心的感謝！

在追夢、筑夢過程中獲得的所有成績和進步，更是凝聚著上海材料研究所“核電材料腐蝕與防護研究”團隊每一位成員的心血。僅參與榮獲國家科技進步二等獎項目的團隊成員就有十多人，主要包括來自金屬腐蝕室和物理測試室的科研人員、來自車間的工人師傅和技師等；以后隨著時間的推移和課題的變化，團隊成員雖有進有出，但大家始終團結一致，共同努力，不斷克服困難，終于一次次地取得好成績。現在，不少成員已經退休，有的成員去了國外或其它單位，但我始終忘不了大家在一起共同奮斗的日日夜夜。在此向昔日的戰友們再次說聲“謝謝了！”

核電材料環境促進開裂這一新的研究方向在上海材料研究所的開拓和良好發展并走向世界，也離不開歷屆所領導的英明決策和大力支持。例如：

★ 1986 年的中英科技合作項目啟動之前，上海材料研究所當時還沒有相應的課題支撐，是當時的所領導方向威、吳民達和陸明炯等從長遠發展趨勢的需求出發，果斷決定立項并引進了高溫高壓水應力腐蝕試驗裝置；在陸明炯總師的支持和幫助下，1988年又爭取到了機械工業技術發展基金項目；這些都給合作項目的實質性啟動和順利進展提供了重要的基礎條件。

★在羅唯力總師的極力支持下，1993年我才能有機會代表上海材料研究所出席在南非召開的ICG-EAC會議并得以使上海材料研究所成為該國際合作組織的正式成員。

★丁薛祥所長對 ICG-EAC 會議等更是高度重視并給予了許多具體支持，有幾件事情令人難忘：① 1993 年時，我國尚未與南非建交，赴南非開會不但須外交部特批，簽證還要在香港辦理，直到預定啟程日的前一天下班前所部才得到簽證已到的通知，我連夜趕往北京取回護照次日早晨飛返虹橋機場接轉經新加坡至南非約翰內斯堡的班機，時間非常緊促。時任九室主任的丁薛祥親自趕往機場，辦好購買國際機票手續并將機票和外匯等及時交到我手上，保障了我能按時趕到會議報到地點并全程參加會議。② 1998年丁薛祥所長專程前往杭州出席 ICG-EAC 會議并熱情致辭。國外代表對年輕的所長印象深刻。③自上世紀末開始，ICG-EAC 要求每個成員單位支付每年 300 美元的會費，為此事請示丁薛祥所長時，他毫不猶豫地說：一定要按時交！少一桌招待餐，這點錢不就省出來了嗎？

★本世紀初以來，在蔡安定所長的積極努力和具體幫助下，爭取到并完成了兩項上海市科委資助的有關核電腐蝕研究的國際科技合作項目；蔡安定所長還親自帶領科技人員深入核電廠現場進行調研，進行失效分析。

在回顧這一段“追夢史”時，不能忘記的還有一位重要人物，他就是曾經在上海材料研究所工作五年多的俞健博士，他雖然沒有直接參與合作研究，但他是促進上海材料研究所開展中英科技合作及加入 ICG-EAC 的牽線者。在此，要向他表示特別的感謝！

上海材料研究所的這份“核電情結”之所以能夠堅持 30 年，還在于通過一個接一個課題的歷練，在這個團隊中，一直在不斷地鍛煉和造就出年輕的優秀科技工作者，將接力棒一棒一棒地傳下去。高興的是，有的青年骨干即使去了外單位，也仍不忘“核電情”，例如華惠中博士和呂戰鵬博士仍在該領域辛勤耕耘。更加令人欣慰的是，由于核電而與我們結緣的李光福博士（他在英國和日本從事有關核電的學習和工作過的兩個團隊的負責人分別是與上海材料研究所合作的 J.Congleton 博士和介紹上海材料研究所加入 ICG-EAC的 T.Shoji 教授）2002 年回國來到我們這個團隊后，在歷練中迅速成長，很好地接過了接力棒，在核電材料相關研究的道路上繼續前進。

雖然我所在“核電夢”的道路上已取得長足的進展，但存在問題仍不少。任重道遠，祝愿我所在這個研究方向上，克服困難，做出更大貢獻！

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