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極可能被“卡脖子”的基礎(chǔ)領(lǐng)域

近日，中國核數(shù)據(jù)中心正式發(fā)布了由我國自主研發(fā)的《中國評價核數(shù)據(jù)庫》最新版本CENDL-3.2。

這個令人看不懂的代號，和這則沒有引起多大波瀾的消息，實則關(guān)系到我國核領(lǐng)域的“根基”。

國際核數(shù)據(jù)委員會委員、中國核數(shù)據(jù)中心主任葛智剛研究員表示：“CENDL-3.2的發(fā)布，對發(fā)展我國自主知識產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)技術(shù)，防范國外技術(shù)封鎖，大力發(fā)展核能、核醫(yī)學(xué)、同位素和輻照產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步鞏固并提升我國在國際核數(shù)據(jù)界和核數(shù)據(jù)相關(guān)研究領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)有著極為重要的意義?！?/span>

我國核數(shù)據(jù)研究起步較晚，而且在關(guān)鍵高精尖核數(shù)據(jù)與先進(jìn)方法上始終受到國外封鎖。

特別是最近幾年，核大國的技術(shù)脫鉤日趨明顯，在封鎖關(guān)鍵數(shù)據(jù)和關(guān)鍵方法的對象已經(jīng)擴(kuò)大到了原本被認(rèn)為“無國界”的核反應(yīng)、核結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)領(lǐng)域，近兩年技術(shù)封鎖措施更是步步緊逼。與此同時，國外已再次加速開展核數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與應(yīng)用的研究。

這也從側(cè)面證明，中國必須掌握自己的核心技術(shù)的重要意義。

習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)：“我國科技如何趕超國際先進(jìn)水平？要采取‘非對稱’戰(zhàn)略，更好發(fā)揮自己的優(yōu)勢，在關(guān)鍵領(lǐng)域、卡脖子的地方下大功夫。”

對此，葛智剛表示，梳理“卡脖子”問題，不光是要關(guān)注像電腦芯片這樣的硬件，更要從更深層次、更加基礎(chǔ)去挖掘，核數(shù)據(jù)就是極可能被“卡脖子”的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)領(lǐng)域，今后只能繼續(xù)加強(qiáng)，絕不能削弱。

02

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一堆數(shù)字有這么重要嗎？

對原子核的研究與應(yīng)用是人類認(rèn)識自然界、文明進(jìn)步的一個體現(xiàn)，核數(shù)據(jù)是這個過程中的一個重要表征，也是原子核基礎(chǔ)研究與核技術(shù)應(yīng)用的一個重要橋梁。

核數(shù)據(jù)是原子核自身特性和原子核與其他粒子發(fā)生反應(yīng)的重要表征，通過研究核數(shù)據(jù)，可以推動對原子核的研究，也將推動對原子核與其他粒子發(fā)生相互作用過程研究。

一切與原子核本身和原子核反應(yīng)過程相關(guān)的核裝置設(shè)計、測試、運行以及各類核技術(shù)的應(yīng)用都離不開核數(shù)據(jù)的支撐。如核能（反應(yīng)堆）技術(shù)發(fā)展、同位素生產(chǎn)、核醫(yī)學(xué)等等。高可信度的核數(shù)據(jù)可以為這些技術(shù)應(yīng)用與拓展提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

以核電站建設(shè)為例，沒有核數(shù)據(jù)支撐，核電建設(shè)需要的各種軟件就是空中樓閣。比如在核電站屏蔽設(shè)計中，如果擁有精準(zhǔn)的核數(shù)據(jù)，計算出的所需要屏蔽層厚度不確定度就能大大降低，而無需簡單地通過增加屏蔽層厚度裕量來滿足安全性要求，這樣就可大大降低建設(shè)成本。

核數(shù)據(jù)的研究既是核科學(xué)研究與核科技應(yīng)用的重要紐帶，又是這兩個領(lǐng)域發(fā)展的推進(jìn)劑。

近年來，第四代核能系統(tǒng)，如鈉/鉛冷快堆、高溫氣冷堆、釷基熔鹽堆和超臨界水冷堆，乃至核聚變裝置研究都對核數(shù)據(jù)提出了更高、更新的要求。

此外，在當(dāng)前這個日益網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的世界里，數(shù)據(jù)本身越來越凸顯其重要性，“數(shù)字孿生”等概念也已滲入核領(lǐng)域。如果說對數(shù)據(jù)分級的話，核數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)，就是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是原子世界的“底層邏輯”。

所以，重視核數(shù)據(jù)研究是核科學(xué)與核科技發(fā)展的必然，也是一個核強(qiáng)國必須高度重視的領(lǐng)域。

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 不能指望“彎道超車”

研究核數(shù)據(jù)的難度很大，特別是對一些不穩(wěn)定核素。獲取可靠的核數(shù)據(jù)主要基于兩方面的工作：一是通過物理實驗進(jìn)行實際測量，二是核反應(yīng)理論模型計算評價。

這兩者缺一不可。

實驗是確定理論模型計算參數(shù)的基礎(chǔ)，但現(xiàn)實中，通過實驗測量方式獲取數(shù)據(jù)的成本極其高昂，某些反應(yīng)道測量的技術(shù)難度極大，期望通過實驗測量所有數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實的。

測量實驗中的換靶操作

與之相反，通過核反應(yīng)理論計算評價能給出較為完整的數(shù)據(jù)曲線，但當(dāng)前的主要核反應(yīng)理論仍然是基于唯像模型，其預(yù)測性不足，需要實驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行“刻度”，緊密結(jié)合實驗測量與理論模型計算評價生成最終的全套數(shù)據(jù)庫。

核數(shù)據(jù)研究作為典型的核基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域，在沒有核基礎(chǔ)整體水平大幅度提高的基礎(chǔ)上，要實現(xiàn)全面彎道超車的可能性非常小，因此只能也必須是厚積薄發(fā)。

“同時也需要積極引入與傳統(tǒng)基礎(chǔ)研究不同的新生技術(shù)與方法，如機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等等。這樣我們才有可能在一些局部走到國際前列?！备鹬莿傉f。

04

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在“根”上耕耘

我國核數(shù)據(jù)研究始于上世紀(jì)60年代初，有力地支持了我國原子能工業(yè)的發(fā)展。1975年正式成立了第二機(jī)械部核數(shù)據(jù)中心。隨著1984年我國正式加入國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA），第二機(jī)械工業(yè)部數(shù)據(jù)中心以中國核數(shù)據(jù)中心的名義對外進(jìn)行交流合作，執(zhí)行國家核數(shù)據(jù)中心的職能。

多年來，我國核數(shù)據(jù)工作一直堅持兩院院士朱光亞先生制定的“小規(guī)模、高水平、有特點”指導(dǎo)方針，開展了大量研究并取得了令人矚目的成果。

在中國核數(shù)據(jù)中心的牽頭下，形成了包括北京大學(xué)、清華大學(xué)等20余所高校和重點科研院所組成的全國核數(shù)據(jù)工作協(xié)作網(wǎng)（CNDCN）。

中國核數(shù)據(jù)中心在國內(nèi)核數(shù)據(jù)領(lǐng)域起到了火車頭的作用，組織了全國眾多著名科學(xué)家協(xié)同攻關(guān)，完成了多期重大的國家核數(shù)據(jù)研究任務(wù)，為我國核數(shù)據(jù)發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)、填補(bǔ)了多項空白，建立了具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的核數(shù)據(jù)研究體系，滿足了各方面對核數(shù)據(jù)的急迫需求。

在中國數(shù)據(jù)中心會議室的墻上，貼著許多核數(shù)據(jù)前輩的照片，錢三強(qiáng)、朱光亞、于敏、何澤慧、黃勝年……這些在中國原子能工業(yè)發(fā)展史上留名青史的著名科學(xué)家都曾為我國核數(shù)據(jù)事業(yè)嘔心瀝血。

何澤慧

從二機(jī)部核數(shù)據(jù)中心到中國核數(shù)據(jù)中心，從CENDL-1到CENDL-3.2，一批批中國核數(shù)據(jù)工作者在中國原子能科學(xué)研究院僻靜的一隅里默默耕耘。

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地位是靠實力取得的

目前，國際上以國家或地區(qū)冠名的核數(shù)據(jù)庫有五家，即美國、日本、俄羅斯、歐洲和中國?！吨袊u價核數(shù)據(jù)庫》系列已得到國際核數(shù)據(jù)界的高度認(rèn)同，成為國際公認(rèn)的五大中子評價核數(shù)據(jù)庫之一。

地位是靠實力取得的。

葛智剛表示：“《中國評價核數(shù)據(jù)庫》能冠以‘中國’，很大程度上在于獲取這些核數(shù)據(jù)的測量與評價體系完全由中國人自己構(gòu)建?！边@也得到了國際核數(shù)據(jù)界的認(rèn)同，認(rèn)為我國評價核數(shù)據(jù)庫與其他主流評價庫沒有關(guān)聯(lián)性。

幾十年里，中國的核數(shù)據(jù)工作者以自己過硬的業(yè)務(wù)素質(zhì)贏得了國際同行的尊敬。

上世紀(jì)80年代，我國當(dāng)時剛開始參加國際核數(shù)據(jù)合作，核數(shù)據(jù)測量專家盧涵林研究員在一次參加由IAEA組織的測量數(shù)據(jù)比對國際合作會議時，國外專家對中國的測量數(shù)據(jù)不屑一顧，認(rèn)為中國不可能測出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

盧涵林回國后，認(rèn)真分析了大量國外專家的實驗和數(shù)據(jù)分析過程。他發(fā)現(xiàn)了外國專家忽略了一些問題從而導(dǎo)致其測量數(shù)據(jù)不可靠，并通過自己實驗再現(xiàn)了他們的測量結(jié)果。

后來，盧涵林再次參加國際會議時，國外專家對盧涵林完成的測量數(shù)據(jù)心服口服并給予了高度認(rèn)可。

來自北京大學(xué)的唐國有教授具有豐富的核數(shù)據(jù)實驗測量經(jīng)驗。“十二五”期間，唐國有教授評價完成的鈾-238全套中子數(shù)據(jù)得到了國際核數(shù)據(jù)界的高度認(rèn)可。

IAEA核數(shù)據(jù)專家特里科夫（Trikov）在某重大國際合作的正式總結(jié)報告中指出：在美國庫的數(shù)據(jù)做出修訂前，鈾-238的數(shù)據(jù)以中國的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)！

最新發(fā)布的CENDL-3.2里，針對中子誘發(fā)鈾和钚裂變系統(tǒng)的預(yù)測能力有了顯著提高，在一些技術(shù)指標(biāo)上已超過美國、日本和歐洲的評價核數(shù)據(jù)庫。

比如，通過對1230個國際宏觀基準(zhǔn)實驗系統(tǒng)的檢驗計算，CENDL-3.2在鈾和钚裂變系統(tǒng)臨界裝置上Keff計算的卡方 (c2)檢驗結(jié)果已好于美國、日本和歐洲評價核數(shù)據(jù)庫的結(jié)果。

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 選擇核數(shù)據(jù)研究就是選擇一種情懷

中國評價核數(shù)據(jù)庫里面每個數(shù)據(jù)的背后都是全國核數(shù)據(jù)工作者無言的付出。

在難以獲得國外先進(jìn)技術(shù)支持的前提下，我國核數(shù)據(jù)實驗研究人員花費了大量心血、克服種種困難，開展了一大批重要核素的關(guān)鍵反應(yīng)道數(shù)據(jù)的實驗測量工作，取得了高水平的實驗測量數(shù)據(jù)。

比如，對某關(guān)鍵核素反應(yīng)截面的測量從樣品制備、實驗方案確定和實驗設(shè)備能力提升等最后獲取實驗數(shù)據(jù)就曾花費了十余年時間。再加上大科學(xué)裝置等基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，我國的科研人員要付出比國際同行更多的汗水和艱辛。

幾十年里以來，中國核數(shù)據(jù)中心沉淀了一支平均年齡40多歲、精干的中青年人才隊伍。

中國數(shù)據(jù)中心評價部理論組組長續(xù)瑞瑞研究員說道：“在外人看來，我們多年的研究成果往往只是一些普普通通的數(shù)字，不像有些科研領(lǐng)域的成果那樣引人矚目，但對國家仍然有著不可替代的作用。當(dāng)你選擇了核數(shù)據(jù)事業(yè)，也可以說是選擇了一種情懷，須坐得住冷板凳，當(dāng)然也要學(xué)會苦中作樂。”

中國核數(shù)據(jù)中心測量技術(shù)研究部主任阮錫超研究員與妻子陳永靜研究員同在中國數(shù)據(jù)中心工作。阮錫超負(fù)責(zé)實驗測量，陳永靜負(fù)責(zé)實驗數(shù)據(jù)評價，屬于工作流程的上下游環(huán)節(jié)。按阮錫超的話說，兩口子討論核數(shù)據(jù)從單位一直討論到家里。

當(dāng)兩口子出現(xiàn)意見分歧怎么辦呢？阮錫超笑著回答：“反正在家里都是‘媳婦兒對’，要下結(jié)論回單位再說吧?！?nbsp;     

07

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 國外越封鎖，我們越開放

2019年，在北京舉行了第十四屆國際核數(shù)據(jù)大會。國際同行稱這次會議是國際核數(shù)據(jù)界的北京奧運會。

這個系列會議每三年召開一次，是國際核數(shù)據(jù)界規(guī)模最大、水平最高的學(xué)術(shù)交流會議。此前從未在經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)成員國之外的國家舉辦過。通過積極與一些OECD成員國競爭，我國首次獲得了這次大會的舉辦權(quán)，并成功地在北京舉行。

這是國際核數(shù)據(jù)界對中國幾十年來取得成就的肯定。

基于我國現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、實驗設(shè)施條件和國際核數(shù)據(jù)研究最新發(fā)展趨勢，中國核數(shù)據(jù)中心牽頭制訂了我國核數(shù)據(jù)未來5~10年持續(xù)發(fā)展規(guī)劃：

一是建立完善的、具有國際一流水平的核數(shù)據(jù)研究體系。如依托國內(nèi)已經(jīng)建成及即將建成的各種核科學(xué)大科學(xué)裝置（如中國散裂中子源、500 MeV強(qiáng)流質(zhì)子直線加速器等），到2035年，建立完善的、具有國際一流水平的核數(shù)據(jù)測量能力體系，實現(xiàn)我國核數(shù)據(jù)測量能力的跨越。

發(fā)展先進(jìn)的理論模型程序及計算方法，在核數(shù)據(jù)研究中引入人工智能等新技術(shù)與新方法，實現(xiàn)理論評價、建庫及宏觀檢驗等方面能力的大幅度提升。

二是聯(lián)合國內(nèi)的優(yōu)勢單位，打造高水平研究隊伍，進(jìn)一步提升我國核數(shù)據(jù)研究在國際上的影響力。如：目前中國核數(shù)據(jù)中心聯(lián)合國內(nèi)研究力量，特別是新生研究力量，對核數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論研究進(jìn)行了布局，開展了核裂變理論基礎(chǔ)、輕核反應(yīng)理論、核數(shù)據(jù)處理方法等方向的研究。

三是加強(qiáng)交流與合作。在國外核大國趨于對我們進(jìn)行技術(shù)封鎖和脫鉤的大背景下，我們更應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大對外交流與合作，消除各種不利因素，以爭取更好的發(fā)展環(huán)境，進(jìn)一步提升我們的水平。

中國核數(shù)據(jù)中心已經(jīng)與IAEA、經(jīng)合組織核能署（OECD/NEA）等相關(guān)國際組織機(jī)構(gòu)及美國、俄羅斯、日本、德國、荷蘭、法國、意大利和韓國等國的核數(shù)據(jù)中心與機(jī)構(gòu)建立了良好合作關(guān)系。

在人類探索、研究原子核的奧秘過程中，來自世界各國的科學(xué)家與研究人員為此付出了極大的心血，也經(jīng)歷極大的艱辛與曲折，甚至為此付出了生命的代價。

不斷地豐富核數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用的成果、加深對原子核的認(rèn)識并造福全人類，就是對這些付出的最好尊重。

在基礎(chǔ)科研逐漸被重視、國家投入逐步加大的沃土上，中國核數(shù)據(jù)工作者也將繼續(xù)埋首耕耘。

（本文刊發(fā)于微信時有調(diào)整，原文見《中國核工業(yè)》雜志2020年第7期《選擇核數(shù)據(jù)研究就是選擇一種情懷》）

策劃：楊金鳳

編輯：李春平 蔡皛磊