1、创新之路36 科学中国人 2023年8月“科技小岗”凤麟核快速开创科技成果转化新局面黄雪霜 吴 彪3年前,100多名博士怀着“发展先进核科技,让人类生活更美好”的使命,响应党和国家加快科研成果转化的要求,毅然投身到科技成果转化的时代浪潮中,他们就是被称为“科技小岗”的凤麟核团队。3年时光匆匆而过,在这致力科技创新的新时代,吴宜灿院士创立的凤麟核坚持“做有用的科研”,在实现“高水平科技自立自强”征途中乘风而上,他们重新出发、白手起家,披星戴月、埋头苦干,深入践行习近平总书记提出的推动创新链产业链资金链人才链深度融合的重要论述,创立了“研学产金”四合一融合联动的科技创新发展新模式,建立了特色鲜明的
2、科技创新与科研成果转化机制体制,在重庆、青岛、南京、合肥等城市建立了四大高科技研发与产业转化主基地,并辐射带动多个分基地快速建设的新格局,签约各类投资与合作项目资金已超过150亿元!短短3年里,凤麟核团队完成从科学家到产业化先锋的角色转变,迅速在平台建立、人才引育、产品研发等方面全面开花:在新的机制体制下,他们积极推动多方合作,快速建立了具有开创意义的新型研发机构。他们与国内行业领先单位强强联合,成立了中国中子治疗协同创新平台、崂山实验室能源动力研究中心、山东大学核科学技术研究院、山东大学齐鲁医院中子医学中心、山东省中子科学技术重点实验室、青岛市中子检测技术重点实验室、南京市工程技术中心、南京
3、市博士后创新实践基地等,形成了由事业单位、混合所有制公司、高校合作平台及金融机构等不同单位构成的创新联合体,实现了“研学产金”的深度融合,凤麟核在先进核能领域的国际影响力也随之持续增强。2022年,来自国际能源署(IEA)、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国和欧盟等国家(地区)及组织的执委会委员一致推选吴宜灿院士连任国际能源署聚变堆核技术执委会主席,这为国际核能发展贡献了中国力量,发出了中国声音。在新的机制体制下,他们聚集了大批高质量人才。2020年开始,在我国受疫情影响的3年里,很多企业不得不停招或裁员。凤麟核逆势而上,广发“求贤令”招聘英才,从最开始创业的100余人发展到现在600余人的
4、核心队伍。新华社在2022年5月6日的报道更是评价其为“逆势招聘”。如今,团队已成为中国科学技术大学、西安交通大学、山东大学、浙江大学等国内一流大学的研究生协同创新培养基地,吸引了100余名优秀研究生加入联合研究。在新的机制体制下,他们以数倍于原来的速度,创造了令业界震惊的“凤麟核速度”。聚焦中子科学技术,团队在“凤麟云”智能核科技软件、“中子光”精密核探测装备、“核电宝”先进核能系统、“麒麟刀”精准放射治疗系统等“云光宝刀”系列创新技术上再获新突破:国际首台紧凑高分辨率智能中子照相凤麟核青岛基地2023年8月 科学中国人 37机产品定型启动量产,高温长寿命中子管产品定型参数达国际先进水平,超
5、高流强稳态氘氚中子源大型科学装置正式立项并启动建设;在国际上首次提出“核5G”概念并研发核电宝技术,带动国际研究热点,成功建成国际首台十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机,作为牵头主力完成我国首个空间核反应堆领域国家重点研发计划项目;自主研发了我国首套通过国家创新医疗器械特别审批的精准放射治疗计划系统,“麒麟刀”系列高端医疗产品获批国家医疗器械注册证,且研发我国首台套中子治疗临床装置,开启了我国癌症的新疗法(即“第五疗法”);自主研发的一体化核设计与安全评价软件SuperMC/TopMC通过英国通用设计审查认证(GDA),在90多个国家、1000多家单位获规模化应用。中子照相机:天下武功,唯
6、快不破中子照相机作为凤麟核布局青岛基地的第一个高科技项目,对航空航天等高端装备制造产业中的检测至关重要。截至2020年,中子照相技术已经在全球范围的无损检测领域逐渐形成产业应用,但在国内还远远满足不了工业应用的需求。项目刚落地青岛,凤麟核团队成员就快马加鞭地赶来,其中还包括孩子刚出生的年轻人。平均年龄才30岁出头的团队成员,心里都憋着一股劲儿,立志一定要把这个项目用最快的速度做好,切实解决国家“卡脖子”难题。第一台中子照相机设计和研发时,刚建好的实验室甚至还没完成装修。毛坯房里堆着建筑材料,门窗都没来得及装,冬天里零下十多摄氏度,寒风从窗户洞里呼啸而过。不少来自南方的团队成员,因为没有在北方过
7、冬的经验,穿的是不防风的轻便薄棉服。每天泡在寒冷的实验室,冷冽寒风常常冻得人双手麻木、几乎失去知觉;调试实验室位于地下六层,因为边装修边调试,通风不佳导致实验室里气味很重。即便如此,项目组的成员还是戴着口罩,一工作就是连续十几个小时,经常忙到下半夜两三点虽然条件非常艰苦,但吴宜灿院士也时常和项目组成员一起攻坚克难,让大家深受鼓舞,也让整个团队更加斗志昂扬、干劲十足。挑战不仅来自严苛的环境,还来自一些领域专家对于设计方案的质疑。很多国内同领域专家都感觉凤麟核团队的步子迈得太大、方案有些激进,纷纷建议他们循序渐进、从低指标做起:“我们做了20多年研究了,也不敢直接上这么大的参数”“你们的方案有些激
8、进,我是不会这么做的”但凤麟核团队顶住压力,他们认为做产业化不同于基础研究,产品要以满足用户的需求为第一要务,用户的需求就是他们的目标和方向。怀抱这样的信念,他们决定迎难而上。“要么创新,要么灭亡”,这是凤麟核团队贴在墙上、记在心里的行动口号。中子照相机涉及电物理、真空、电气、材料、机械等多学科耦合,国内外几乎没有成熟的经验可供参考,任何一个技术难题没有突破都可能对项目造成致命打击。研发过程中,科研人员一边密集研讨、大胆设计,一边分析测试、小心求证。他们设计制作的测试件就有几百个,开展的测试有上千次。梅花香自苦寒来,在他们的持续攻关下,一体化紧凑型中子源、高效中子慢化准直、高保真中子图像处理等
9、关键技术被各个击破,紧凑型高分辨率中子照相机的参数一步步提高。2021年下半年,中子照相机完成了组装,还在开展最后的调试时,一家用户单位就紧急找了过来,希望尽快使用中子照相机帮助他们检测一批样品。项目组对自己的产品信心满满,接下了这项任务。大家轮流值班,经过两天两夜不眠不休完成了所有样品的检测,并把中子照相无损检测报告提交给了用户。用户单位对被检样品进行了人工破坏性复检,复检结果与项目组的检测结果完全一致,中子照相机的国际首台高分辨率智能中子照相机创新之路38 科学中国人 2023年8月检出率达到了100%!2022年1月,紧凑型高分辨率中子照相机通过科技部认定的第三方专业科技成果评价机构组织
10、评价,被院士专家组一致评价为“该成果具有自主知识产权,核心技术自主可控,实现了中子照相机智能化,整体技术和指标达到国际领先水平”“为解决我国亟需重大装备无损检测的难题作出重大贡献,经济社会效益显著,应用前景十分广阔”。相关成果受到新华社、央视网、学习强国、光明网和人民日报中国日报科技日报等中央级主流媒体密集关注,纷纷以“国际首台高分辨率智能中子照相机在青岛成功研制”为主题对其进行报道。“天下武功,唯快不破”。同等参数的高分辨率智能中子照相机过去在国内一直未能研制成功,而凤麟核团队下定决心后仅仅用了不到2年时间就完成了突破与研制。目前,凤麟核中子照相机已启动量产,并已成功应用于航空航天、能源装备
11、、电路结构、动力电池等领域的无损检测,未来将为我国高端装备制造产业发挥更大的作用。中子管:贵在坚持,难在坚持,成在坚持中子管是中子油气勘探等装备的核心设备,可广泛应用于石油、天然气勘探等领域。由于其技术要求高、工艺复杂,我国在相关技术领域的装备一直受到国外技术封锁的影响,严重影响我国的能源安全。由于中子管要钻到地下6000米探测石油,因此中子管的研发面临着不少巨大的技术挑战:一是中子发生器是集高电压、高气压、高水压、高真空、高温于一体的“五高”复杂集合体,单解决其中任何一个问题都非常困难,同时解决这“五高”问题更是难上加难;二是中子管对于尺寸和工艺要求非常严苛,直径小至25毫米,长度也只有十多
12、厘米,但是却要承受10万伏的高压,还要求每秒产生1亿个中子。而且中子管对于可靠性的要求极高,复杂的工艺中不允许出一丁点儿差错。因为技术挑战巨大,一开始做出来的中子管,总有几个参数不能达到要求,要反复排查、追溯根源。这个过程极为艰难曲折,有时候为了攻克一个技术难题,项目团队要反复研讨几十次、做上百次实验,却进展甚微。但是他们没有退缩,顶住压力,团队上下都坚信只要再多尝试一点、多努力一点,最后一定能成功。为加快研发出合格的产品,项目团队严格控制工艺质量、流程要求,经常24小时排班连续开展测试。项目到达关键阶段时,其中一位技术骨干更是连续3个昼夜开展实验测试,困了就在桌子上趴一下,闹钟每5分钟响一次
13、,提醒自己查看测试数据。因为担心上厕所错过数据,他经常几小时顾不上喝水。最终,当“我们成功啦!”的声音响起,测试结果显示中子管的性能终于达到了设计指标,他激动的心情无以言表。“贵在坚持,难在坚持,成在坚持”是凤麟核团队的行动口号,最终项目团队在这一信念的支撑下已经能够做到稳定地生产出达国际先进水平的高性能中子管,部分关键参数达国际领先水平。“做有用的科研”是他们的行动理念,做出真正有益于用户的产品,是他们不断追求的目标。在这些精神的感召和激励之下,他们不断追寻创新、追求卓越,为未来开发更多科技创新产品支援能源勘探事业,惠及千家万户带来了更多可能。核电宝:书写高水平科技自立自强新篇章在分析核能发
14、展历程和核能多元化应用需求基础上,凤麟核在国际上首次提出了第五代核能系统(简称“核5G”),带动了国际研究热点,而核电宝就是凤麟核对其提出来的“核5G”的重要实践。核电宝这个由凤麟核发明的紧凑型先进核能系统,在世界核协会有一个特别的“洋名字”Chinese Hedianbao。它具有超安全、超小型和超长效的技术特点,设吴宜灿院士(中)指导中子管研发2023年8月 科学中国人 39计寿命长、换料周期长、系统功率宽泛,可灵活组合适配各类应用需求,为国家重大战略需求和国民经济领域等提供能源动力。诺贝尔物理学奖得主卡洛鲁比亚教授认为:“核电宝这种革新性超小型反应堆,将给核能利用带来巨大变革。”核电宝不
15、仅能从源头确保核安全,还能够将尺寸做得非常小,这彻底颠覆了人们对核能的认知。围绕国家战略需求,2020年8月,凤麟核启动了大型液态金属回路实验装置群研发项目。2020年12月,项目团队在前期攻克了兆瓦级关键技术的基础上,又启动了十兆瓦级全尺寸11车载核电宝工程集成模拟试验样机的研发任务,计划1年内完成。从攻克兆瓦级关键技术到启动十兆瓦级攻关,不仅是功率放大10倍这么简单,背后的技术难度是巨大的挑战。刚开始,不仅很多行业专家觉得不可能,甚至有的项目团队成员也觉得无从下手。这时,又是吴宜灿院士鼓励大家“修修补补的微创新并不能带来深度改变,只有颠覆式创新才能让科技的价值真正释放出来”。在核电宝样机研
16、制现场,曾经发生过这样一件趣事:一位新成员初来乍到,看到在高温容器外面露出一双腿,很长时间都纹丝不动,以为出了大事儿,急忙喊来其他人帮忙,大家合力把人拖出来才发现这是一位爬进狭小空间拧螺丝的博士。2021年3月底的青岛,寒风依然凛冽,道路上还结着薄冰。为了加快进度,实验安装都是24小时不间断进行。当时总控室还没有装空调,值班的成员只能靠着一台小功率电加热器取暖,夜里被冻醒是常态,很多人在100多摄氏度的熔化罐旁边一坐就是半宿。凤麟核核电宝研究团队里有很多这样的博士,他们常常是前脚刚在办公室完成方案设计,后脚又立刻奔赴设备联合研发的企业一线车间。这些平日里深耕于攻关前沿的科技工作者,也常常在车间
17、里与工人师傅们一起讨论工艺、一起动手加工在他们的努力下,一件件国产化核心设备如期完成设计加工制造。就这样,凤麟核成功建成了性能和参数国际领先的大型液态金属回路实验装置群,在这一装置群基础上,他们作为牵头主力完成了我国首个空间核反应堆领域国家重点研发计划项目。2021年8月19日晚上,十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机终于完成安装,并实现首次发电运行。这也是国际首台十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机,其成功建成不仅让项目团队成员欢呼雀跃,参与联合研发的企业也大受鼓舞。核电宝样机的成功研发,标志着一条具有国产化自主研发能力的产业链被成功打造。而核电宝作为我国高水平科技自立自强代表性成就,也
18、顺利入选中央电视台党的二十大献礼片领航,展现了“中国人正在以坚定决心,书写高水平科技自立自强的新篇章”的时代精神。未来,凤麟人会继续以强烈的责任担当扛起一件件大国重器的研制任务,为将我国建设为核科技强国贡献自己的力量。麒麟刀:让人类生活更美好癌症,是令人闻风丧胆的存在,高昂的治疗费用和极高的致死率,足以击溃一个原本美满的家庭,不少病人因为治疗费用太贵,不得不放弃治疗。然而,在高端肿瘤精准放射治疗设备制造领域,90%以上的市场都被美国和瑞典等国外公司垄断。“一定要发展我们国家自己的高端肿瘤精准放射治疗设备,为老百姓降低治疗费用”,凤麟核人正是抱着这样的初衷,致力于将高端放疗装备国产化,以打破垄断
19、,降低设备价格,惠及更多患者。放疗的精度每提升1%,每年就能让癌症病患者存活数量提升30万。为此,凤麟核从基础理论着手,将核能中子辐射与输运理论研究成果应用于放射治疗,研发了精准计划、精准定位、精准照射、精准测评的“四精”放疗治疗技术和“麒麟刀金、木、水、火、土”肿瘤精准放射治疗软硬件一体化装备。在青岛建成的十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机创新之路40 科学中国人 2023年8月设备研制成功后,医疗器械注册证是产品进入市场的通行证。凤麟核团队深知,早一天让自主研制的高端放疗产品进入市场,就意味着可以早一天造福中国人。为了早一点拿到注册证,凤麟核成员开始了加班加点。在他们注册临床实验的过程
20、中,常常会出现这样奔波的场景:上午还在东北的医院进行交流,下午就出现在深圳的医院里。他们的工作甚至达到了忘我程度:有一位研发人员在迎检过程中,一不小心腿部猛烈撞到了生产区门口的挡鼠板上,但为了不耽误检查,硬是咬牙坚持,直到第二天工作结束后才去医院处理,腿上淤肿发黑的伤口已经不忍直视,医生边处理边感叹他到底是怎么忍下来的。攻关组成员不折不挠的精神甚至感动了药监局的资深专家。2022年1月30日(腊月二十八)那天,受到攻关小组昂扬斗志感染的药监局专家也与项目组成员一起加班加点,这才有了凤麟核攻关产品在2022年2月8日(正月初八)即成功取得医疗器械注册证的结果。这样的取证速度在行业内堪称奇迹。目前
21、,“麒麟刀金、木、水、火、土”五大系列产品已经全部研发成功,其中,“麒麟刀金”成为我国首套通过国家创新医疗器械特别审批的精准放射治疗计划系统;“麒麟刀火”医用直线加速器已达全球领先水平,开始在“麒麟刀”技术创新产业园试生产。“麒麟刀”系列产品已在中国人民解放军总医院(301医院)、中国科学技术大学附属第一医院、江苏省人民医院、鼓楼医院、江苏省肿瘤医院等数十家三甲医院进行临床应用。在推进高端放疗装备的国产替代之外,凤麟核团队还开启了癌症“第五疗法”中子治疗装备的研发。中子精准肿瘤治疗达到细胞级精度,只需12次照射,每次照射时间为3050分钟,治疗过程全程无痛、副作用小,可极大提升患者生活质量。凤
22、麟核先后攻克了小型化中子源、中子束精准调控、中子精准治疗计划等关键技术,研制了中子精准肿瘤治疗临床装置“中子刀”,装置安全性高、投资成本低、易于推广,可大幅降低患者的治疗费用。2022年1月19日,山东大学齐鲁医院中子医学中心签约暨启动仪式在青岛院区举行。这标志着我国首台套拥有自主知识产权的中子精准肿瘤治疗临床装置“中子刀”正式落户青岛,并有望在临床实践中发挥更大作用。总会有癌症患者家属通过各种渠道联系到凤麟核,急切希望能用上“麒麟刀”。麒麟瑞世,“麒麟刀”的名字充满了美好的寓意,凤麟核团队不忘“发展先进核科技,让人类生活更美好”的工作使命,他们打造的响亮的高端民族品牌,正让越来越多的患者受益
23、。超越无限:不忘来时路,奋进新征程新时代,科研工作者肩负着巨大的责任和使命,不仅要关注自己的研究领域,更需要思考如何将科技成果转化为更实际、更有意义的应用,这是党和人民在新时期对科研工作者提出的新要求。在2023年两会前,吴宜灿院士及凤麟核团队登上中国政府网公众号推出“关注2023政府工作报告”主题宣传推文封面,为我国科技创新代言。30余年的厚积薄发,促成了3年前的凤凰涅槃。3年以来,凤麟核勇立潮头、紧跟时代步伐,深入践行习近平总书记提出的推动创新链产业链资金链人才链深度融合的重要论述,坚持做有用的科研,踏出了“研学产金”四合一创新模式的实践之路,他们积累的宝贵经验获得了人民日报光明日报和新华社、人民网等多家主流媒体的报道。这些行之有效的特色模式,已成为新时代科技创新的典范和标杆,为我国科技成果转化难问题提供了一条解决路径,助力我国实现高水平科技自立自强。“不忘来时路,奋进新征程。”肩负新时代科技创新代言人的责任与担当,一路披荆斩棘,凤麟核以更加昂扬的姿态,迈向新征程、建功新时代。科在南京研发的“麒麟刀火”医用直线加速器(南京日报 孙中元摄)
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