王世绩院士:核光耀世 熠熠有绩

2022-06-20 15:05  来源:中国科学报    王世绩  核测试  激光聚变  X射线激光“神光Ⅱ  ”激光装置  核反应堆  核聚变

1959年11月,中国科学院原子核科学委员会选派王世绩前往苏联杜布纳联合原子核研究所(以下简称杜布纳研究所)参加第一台快中子脉冲反应堆的建设。他深感机会来之不易,努力克服语言和生活上的种种困难,作为首次开堆物理员参与操纵保护系统的安装、调试,以及开堆临界试验和短期运行工作,深入理解并掌握了快中子反应堆的关键技术。


55年前,1967年6月17日8时20分,我国第一颗氢弹爆炸试验成功——罗布泊上空升起两颗“太阳”,其中一颗“太阳”迸发出比1000个太阳还要亮的光芒。

试验现场的参试人员一起忘情地欢呼跳跃,王世绩就是其中一员。

幼逢战乱心有志

1932年9月28日,王世绩出生在上海市南市区车站路上一栋石库门住宅的厢房内。父亲王品端,在中华职业学校任制图教师;母亲钱锦德,早先在王世绩祖父办的小学教书,后在家操持家务、照顾孩子。父母平时生活简朴,勤俭节约,但乐善好施,常接济亲友。


1933年全家照(左起:姐姐王世縚、母亲钱锦德、
王世绩、父亲王品端、哥哥王世绍)。

1937年8月13日,淞沪会战爆发。上海南市遭到日军近3个月的狂轰滥炸,城厢内房屋大半被毁,沿江地区几乎延烧一空。原来的家园满目疮痍,王品端全家几经周折,搬迁至法租界淡水路,王世绩进入上海私立西成小学念书。

1941年太平洋战争爆发后,日军占领上海租界,对上海实行全面军事管制,物价飞涨。王品端拖着患有严重哮喘的身体兼职3份工作,每日超强度地工作到深夜。为了减轻家庭负担,王世绩提前小学毕业,进入可以免除学费的中华职业学校机械科学习。

王世绩年少时期虽生活清贫,但父母的教育开明民主,家庭和睦、手足友爱。在父亲影响下,初中毕业时,他已经会修自行车以及其他一些小玩意,对机械的兴趣相当浓厚。在学校工读结合的学制影响下,他的机械知识技能得到了很大提升。

哥哥王世绍自1943年起开始参加学生运动,受其影响,王世绩阅读了大量进步书籍,开阔了眼界,渐渐心生爱国情、报国志。他帮助哥哥在家油印进步刊物,解放战争时期积极参加上海学生运动。当哥哥因为参加地下党被特务殴打并遭到特刑庭搜捕时,王世绩和父亲一起从容应对,他还骑着自行车给哥哥通风报信,帮助哥哥及时转移。

1949年,王世绩职高毕业进入上海中华工商专科学校学习,在班长王金元的介绍下加入中国新民主主义青年团,常去干部训练班学习。此时的中国百废待兴,东北重工业基地急缺技术人才。怀揣年轻人的热情和勇气,1950年2月,王世绩应征到中国长春铁路哈尔滨机车车辆修理厂工作,担任技术员。

相比上海,东北的生活条件较为艰苦,但王世绩完全不在乎这些。他一头扎进了工作中,在工厂老师傅的帮助下,逐渐成长为车间的技术骨干。

在实际工作中,王世绩发现自己理论知识不足,萌发出想要继续升学研究机械理论的念头。1952年5月,由于无法抽调入学,他辞职返回上海参加当年8月的全国高考。因准备高考的时间仓促,考试成绩不太理想,他没能考取自己的第一志愿机械系,最终被东北人民大学(以下简称东北人大,今吉林大学)物理系录取。


1950年,王世绩(左一)去哈尔滨报到途经天津留影。

与核结缘

由于中职毕业后一直在技术一线工作,没再接受过系统的专业教育,刚来到大学的王世绩觉得自己比起那些上过正式高中的同学有一定差距,有点担心自己跟不上课程。在吴式枢等年轻教授的鼓励和开导下,有朱光亚、苟清泉等一批著名学者深入浅出地精彩授课,加上从小打下的坚实数理基础以及只争朝夕的努力,王世绩半年后不但跟上了班级的学习步伐,还被浩瀚的物理世界迷住了。

当时,为了有计划地培养原子核物理专业人才,钱三强推荐浙江大学的胡济民、北京大学的虞福春、东北人大的朱光亚、复旦大学的卢鹤绂等人负责筹办归北京大学领导的“近代物理研究室”,并同时从全国几所重点大学抽调高年级学生学习原子核物理和放射化学两个专业。1955年9月,品学兼优的王世绩被抽调到北京大学技术物理系原子核物理专业学习。

次年10月,王世绩从北大毕业,被分配到中国科学院近代物理研究所(今中国原子能科学研究院)二室工作。当时,二室主任钱三强给新职工讲述了许多苏联科学院院士的学术经历——他们在基层岗位一边工作一边学习,兢兢业业,打下扎实的基础,最终在各自擅长的领域中发光发热,成就辉煌事业。

入职之后的王世绩被分配去检查真空设备的电焊接口。在基层岗位上,他牢记钱老的教诲,认真工作、边做边学,很快被调去参加我国第一台零功率堆“东风一号”的筹建工作。

由于零功率堆体积小,作业人员有限,王世绩作为操纵保护系统负责人需要负责系统所有设备的安装调试。这项工作可以说是全新的,全所上下没有现成的经验,苏联派来的专家也只是个刚过实习期的年轻人,专门负责零功率堆的测量设备,对自动控制设备的调控一知半解。面对这种情况,王世绩认真查阅资料,独立摸索,在临界试验前顺利完成了全部控制设备的调试。

王世绩回忆说,这段经历对他的学术生涯有着深远的影响。他的“做研究要一丝不苟,穷追到底”的科研精神在那时已初具雏形。

1959年11月,中国科学院原子核科学委员会选派王世绩前往苏联杜布纳联合原子核研究所(以下简称杜布纳研究所)参加第一台快中子脉冲反应堆的建设。他深感机会来之不易,努力克服语言和生活上的种种困难,作为首次开堆物理员参与操纵保护系统的安装、调试,以及开堆临界试验和短期运行工作,深入理解并掌握了快中子反应堆的关键技术。


1959年被选派到苏联杜布纳研究所工作的科研人员合影(前排左起:王乃彦、王世绩)。

在完成该项任务后,按照周光召的建议,王世绩转到中子物理基础实验室参加中子微观参数研究。

中子反应堆物理和中子物理实验看似接近,但理论基础与实验技术是截然不同的。王世绩虚心向苏联同事请教,不懂就问,边做边学,很快融入到团队当中。他与苏联同事廖波夫等人合作,成功研制了含镉大液体中子探测器,采用双筒符合计数、千米中子飞行时间等方法和大裂变样品,降低裂变物质产生伽马射线本底对测量的影响,实现了高本底下的高分辨高效率测量,获得了铀、钚共振中子截面、俘获、裂变比数据。这些数据被国际原子能机构核数据库收录,在当时处于世界最高水平。

因成绩突出,王世绩获得了杜布纳研究所1963年科技奖。

金银滩上献青春

上世纪60年代初,第二机械工业部第九研究设计院(时称二机部九院,今中国工程物理研究院,简称中物院)的青海221基地建设正紧锣密鼓地进行着,急需核技术和核电子学方面的人才。1964年7月,二机部从杜布纳研究所抽调王世绩回国。

接到通知的王世绩深知,当初国家选派自己到杜布纳研究所工作,就是为了学习和掌握苏联的先进技术和经验,报效祖国。他没有片刻犹豫,回国后背着行李直奔青海221基地,从此走上了在九院长达近半个世纪的科技报国之路。

1965年,九院进入氢弹研制的技术攻关阶段,实验部进行机构调整,成立了31室。该室除了负责核试验的近区物理测试外,还承担微观核参数测量与加速器运行工作。王世绩被任命为31室副主任,与主任唐孝威一起带领队伍开始探索新的攻关之路。

大液体闪烁探测器是高能伽马谱测量的重要装置,但是核爆产生的低能伽马射线本底很高,对测量数据造成了很大的干扰和影响。王世绩和同事们创造性地设计了气体契伦科夫探测器,实现高本底下高能伽马射线测量,并据此确定热核反应时间过程,攻克了核测试研究的难关,成功应用于1966年加强型原子弹试验和1967年首颗氢弹原理试验,为氢弹突破作出了重要贡献。

1966年12月28日,氢弹原理试验获得成功。而此时,“文革”已波及青海221基地,基地正常的科研、生产秩序受到威胁。遵照周恩来总理“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的指示,王世绩和全体参试人员紧密团结、通力合作,很好地完成了试验前的各项准备工作。

1967年6月17日8时20分,我国第一颗氢弹爆炸试验成功——罗布泊上空升起两颗“太阳”,其中一颗“太阳”迸发出比1000个太阳还要亮的光芒,王世绩和试验现场的参试人员一起忘情地欢呼跳跃。

1969年,221基地开始了紧张的搬迁工作,加上“文革”的冲击,科研工作几近停顿。王世绩和夫人遭到隔离审查,被迫离开实验室,被分配在连队食堂进行劳动改造。劳动之余,王世绩仍挤出时间看书学习,他相信磨难只是暂时的,相信重返实验室的一天终会到来。

1974年,王世绩终于等来了这一天。重返实验室后,他顶住重重困难与压力,迎难而上,带领204室全室科研人员开拓性地建立了一系列有特色的核物理测试技术和核测试专用设备。经过两年多的艰苦拼搏,加速器在1977年正式出束,为开展物理实验提供了有力支撑。

开拓激光聚变新征程

1964年,王淦昌提出用激光打击氘冰产生中子的设想,并将其交给中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称上海光机所)的邓锡铭,促成了我国大功率激光器的研制。从此我国激光惯性约束聚变(简称ICF)研究的预研工作启动。

1977年12月,时任二机部九院副院长王淦昌带领于敏、胡仁宇、方正知、王世绩等专家20人,前往上海光机所考察,酝酿两单位长期合作开展激光聚变研究工作。

为更好地开展九院和中科院的两院合作,1986年4月,王世绩调任九院上海激光实验室(1991年更名为上海激光等离子体研究所),任室主任。在王淦昌、王大珩、于敏、胡仁宇等老一辈科学家的倡导下,1986年7月9日,两院共建的高功率激光物理联合实验室(以下简称联合实验室)正式成立,邓锡铭任主任,王世绩任副主任。

1988年,王世绩出任“863”计划X射线激光专题专家组组长,带领团队开始主攻X射线激光的实验与诊断研究。这项研究在当时尚属世界科技前沿性课题,是我国国防科技研究的全新领域,涉及面广、综合性强,有很多物理问题在国际上还未被认识。

面对X射线激光研究的技术难题,王世绩和同事们创造性地提出并实现了双靶对接方案,有效补偿了X射线激光在非均匀等离子体增益介质中的折射,显著提高了X射线激光的输出强度。之后,又采用多靶串接以及空间限束等方案,在中等规模的“神光Ⅰ”装置上进行电子碰撞激发类氖—锗软X射线激光总体实验,获得了近衍射极限的软X射线激光饱和输出,实验结果在当时国际同类实验中领先。我国首创的双靶对接方法和凸柱面镜列阵透镜均匀线聚焦技术,在国际上也产生了较大的影响。

列阵透镜技术和双靶对接方案成功以后,1995年,王世绩等应邀赴日本大阪大学商讨合作研究。这些技术经王世绩等人介绍后,得到日方的肯定和认同。双方在Gekko Ⅻ装置上先后进行了多轮合作实验:1996年应用双靶对接和凸柱面镜透镜列阵,进行了类镍—钕X射线激光研究,获得成功;1998年,获得了增益饱和类镍—银X射线激光以及近水窗波段类镍—镱、类镍—铪高强度X射线激光输出,为当时国际上亮度最高的短波长X射线激光,并获得日本大阪大学ILE科技进步奖。

王世绩及团队为我国X射线激光研究的开拓发展并跻身国际先进行列作出了重大贡献。1999年,王世绩当选为中国科学院院士。


1988年9月,王淦昌与联合实验室成员合影
(前排左起:邓锡铭、干福熹、王淦昌、王世绩、余文炎)。


1989年5月,朱光亚来联合实验室视察,王世绩(左)向他汇报。

临危受命,攻克“神光Ⅱ”

1994年,为了满足物理实验对驱动器的更高需求,联合实验室开始进行“神光Ⅱ”高功率激光装置的研制,其设计最大功率为1013瓦,8路基频激光输出为6千焦/1纳秒,并具有两倍频及三倍频的运行能力。这是我国当时规模最大、输出功率最高,国际上也为数不多的高功率激光装置。

1997年,“神光Ⅱ”装置总体调试陷入困境,联合实验室主任邓锡铭院士积劳成疾,因病去世。王世绩临危受命,毅然扛起重担。面对压力,他充分发动全体参研人员正视存在的问题,通过必要的判断试验找出原因,并采取果断措施予以解决;他希望尽可能不“伤筋动骨、推倒重来”,以最小的代价实现装置原定技术指标。

困境中,王世绩带领团队克服急躁情绪,遵循科学规律,从装置的前级开始,对存在的技术问题一个一个、一级一级地全面清理;鼓励大家献计献策,发挥各方面的积极性,完善改进达标总体技术方案;采取了包括设立“例会制”、建立质量保障体系等在内的一系列措施加强改进达标的组织管理;同时,建议“两委”成立监理组,沟通、协调并指导、督促实验室的改进达标工作。“两委”委派了以胡仁宇院士为组长的“神光Ⅱ改进达标监理组”,监理组卓有成效的工作对装置改进达标工作发挥了不可或缺的作用。

2001年5月,经过全体参研人员两年多的艰苦努力,“神光Ⅱ”装置研制工程全面达标,自主创新多项技术,装置的总体性能和光束质量大幅度提高。装置8路激光全部达到并部分优于研制合同规定的各项指标,并于年底通过了国家验收与技术鉴定。

王世绩牢记王淦昌、王大珩“合则成、分则败”的教诲,坚定地以发展我国高功率激光技术和聚变物理研究为己任,带领联合实验室走出一条有中国特色的ICF研究发展之路。他处处维护两院的联合,不利于两院合作的话不说,不利于两院合作的事不做,并要求班子成员以大局为重,出于公心,维护团结,力求统一认识。

王世绩出任联合实验室主任这段时间,是实验室成立以来最艰难的时期,所幸的是,在“神光Ⅱ”装置研制的坎坷过程中,也培养和锻炼了一支一直保持旺盛斗志、不气馁、不灰心、积极找原因想办法、百折不挠、拼搏奉献的队伍。

“神光Ⅱ”装置的全面达标,及其对中国惯性约束聚变发展的重要作用和意义,得到两院领导的高度评价。联合实验室也成为高功率激光技术和ICF高能量密度物理科学技术研究、人才培养、合作交流的重要基地以及我国跨部门合作的成功典范。

桑榆霞满天

2003年3月,受时任同济大学校长吴启迪之邀,王世绩赴同济大学兼任理学院院长。对于同济理科的发展,王世绩认为其必须与国家重大战略发展需求和科学前沿问题相结合。

加强与中物院的学术联系和合作,无疑对同济理科的发展起到重要的促进作用。2004年春,在王世绩的积极协调沟通下,由时任同济大学副校长赵建夫带队、理学院物理系学术带头人组成的访问团,赴中物院进行学习交流。此次访问得到了中物院的高度重视,时任中物院院长兼书记朱祖良等领导亲自参加座谈会。这次访问有效促进了同济与中物院的科研合作。

2005年7月,同济大学设立理学部,王世绩担任理学部主任。2010年,为了加快推进理科科研团队建设和高端科研人才培养,进一步提升理科的科研竞争力,同济大学以理学部为依托成立同济大学基础科学高等研究院(以下简称高研院),作为科研特区。王世绩十分重视高研院的建设,他认真审阅高研院的建设计划和相关政策,并在战略上予以指导,使之不断完善。

2011年,王世绩先后被同济大学聘为先进微结构材料教育部重点实验室学术委员会主任、理学部高等研究院学术委员会主任。在学术委员会的筹建中,他提出学术委员应聘请国内外知名的高水平学者担任,且以校外为主,要考虑委员的学科、所在单位等,以便使评价更为科学、客观和全面。

王世绩淡泊一生,做任何事都有自己的原则与坚持。在受邀赴同济大学任理学院院长之时,他提出“三不要”:不要津贴、不要房子、不要车子。他在同济理学部(院)的发展中默默耕耘、无私奉献,作出了重大贡献。学校也曾多次试图通过较能接受的名义和方式说服王世绩接受一些津贴,以表学校的一份心意,但他总是婉言谢绝。

在60多年科研历程中,从核测试、激光聚变、X射线激光到“神光Ⅱ ”激光装置的研制,从核到光,再到二者融合,王世绩始终奋战在国防科技最前沿,积极推动国防科技领域协作和人才培养……

一路走来,王世绩始终践行着自己的入党初心。“我的一切都是党和人民给的,只要是党的需要,我个人一切服从组织安排。”王世绩说。


2009年12月,王世绩(中)主持同济大学理学发展研讨会。

(作者均系王世绩院士学术成长资料采集小组成员)



图为技术

深圳核博会

中国核电网


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