范佳樂+范燕燕

2015年，國(guó)家發(fā)展改革委、外交部、商務(wù)部聯(lián)合發(fā)布了《推動(dòng)共建絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的愿景與行動(dòng)》，如今，在“一帶一路”發(fā)展倡儀下，我國(guó)承建的工程項(xiàng)目突破3000個(gè)，僅2015年，我國(guó)企業(yè)就對(duì)“一帶一路”相關(guān)的49個(gè)國(guó)家進(jìn)行了直接投資?！白叱鋈ァ币殉蔀椤耙粠б宦贰钡臉?biāo)桿，而在標(biāo)桿上還懸掛著兩張不得不提的“名片”——高鐵和核電。

清華大學(xué)核研院助理教授李澤光就一直專注于其中一張“名片”——核電研究，他在反應(yīng)堆物理、新型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)以及先進(jìn)模擬機(jī)方法研究與軟件開發(fā)方面，獻(xiàn)出了自己的一份力量。

蒙卡研究升級(jí)之旅

世界著名核物理專家喬治·伽莫夫曾說過，在無窮大的世界里，部分可能等于全部。也許科研就是有這樣巨大的力量，令李澤光在反應(yīng)堆物理計(jì)算和蒙卡算法研究中沉迷不已。從本科期間，李澤光就開始跟隨導(dǎo)師王侃從事有關(guān)反應(yīng)堆蒙卡計(jì)算方法的研究，直到現(xiàn)在，他的很多研究還是基于相應(yīng)方法開展。

李澤光所提到的蒙卡方法，究竟是什么？又包括什么研究方向呢？首先還要從反應(yīng)堆物理說起，簡(jiǎn)單來講，它是研究整個(gè)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容，也就是說其實(shí)反應(yīng)堆物理是用來描述反應(yīng)堆從發(fā)生核反應(yīng)到怎樣放熱的全過程，也只有通過了解與計(jì)算反應(yīng)堆物理是怎樣運(yùn)行、怎樣放熱的，才能進(jìn)一步研究怎樣將帶動(dòng)放出的熱量用來推動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。而蒙卡方法也是反應(yīng)堆物理計(jì)算中的一種分析方法，它在全堆精細(xì)模型計(jì)算分析中有不可替代的重要作用。

“反應(yīng)堆物理是反應(yīng)堆設(shè)計(jì)里面最核心的內(nèi)涵。”李澤光所言非虛，舉個(gè)例子就會(huì)簡(jiǎn)單明了。如果一個(gè)核電站設(shè)計(jì)中包含堆物理設(shè)計(jì)，那么就可以稱其為反應(yīng)堆核電站，反之也就是我們常說的常規(guī)電站。“常規(guī)電站和反應(yīng)堆核電站的最大區(qū)別就在于熱量如何產(chǎn)生?！崩顫晒庋a(bǔ)充道。

從本科到博士再到如今已經(jīng)工作多年，蒙卡研究給了李澤光更多的研究動(dòng)力，使他力求通過研究尋找新的突破口。功夫不負(fù)有心人，博士期間，李澤光研發(fā)了反應(yīng)堆蒙卡分析程序RMC，其所在團(tuán)隊(duì)也在國(guó)內(nèi)首次公開發(fā)布反應(yīng)堆物理蒙卡軟件?！败浖l(fā)布后，我們?cè)谝恢辈粩嗤晟破渌惴ǖ耐瑫r(shí)，也在完善軟件?！崩顫晒庹f道。

今年，李澤光抓住“精細(xì)”的翅膀，再度對(duì)蒙卡程序的計(jì)算問題出擊。雖然蒙卡程序在全堆精細(xì)模型臨界計(jì)算中已經(jīng)取得較好的成果，但在全壽期實(shí)際燃耗計(jì)算分析方面，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。而在達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的同時(shí)，對(duì)反應(yīng)堆全壽期燃耗分析的要求反而一直在提高，于是基于全堆精細(xì)模型的反應(yīng)堆蒙卡全壽期實(shí)際燃耗計(jì)算就成為了反應(yīng)堆物理蒙卡方法研究中的“香餑餑”。

為了使其算法研究和程序開發(fā)獲得國(guó)際領(lǐng)先水平，李澤光一直在努力，今年，他申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金常規(guī)面上項(xiàng)目“基于全堆精細(xì)模型的反應(yīng)堆蒙卡全壽期實(shí)際燃耗計(jì)算研究”，重點(diǎn)開展截面在線展寬、蒙卡子通道物理熱工耦合、大規(guī)模燃耗計(jì)算數(shù)據(jù)分解以及換料燃耗計(jì)算等核心方法的研究工作。要知道，在反應(yīng)堆物理蒙卡程序應(yīng)用上，計(jì)算性能一直是制約其發(fā)展的重要因素，提高蒙卡程序的計(jì)算效率，加速計(jì)算時(shí)間就是李澤光研究的當(dāng)務(wù)之急。

雖然項(xiàng)目剛剛推進(jìn)，但對(duì)李澤光來說，已經(jīng)是萬事俱備，只欠東風(fēng)。他打算通過仔細(xì)研究在線截面展寬，提出一種蒙卡物理/子通道熱工耦合方法，用該方法來解決長(zhǎng)久以來全堆尺度精細(xì)模型下的蒙卡物理熱工耦合難題。并繼續(xù)對(duì)蒙卡物理/熱工耦合中的通用特性，如協(xié)同并行、網(wǎng)格對(duì)應(yīng)、截面展寬、耦合收斂等，進(jìn)行更加深入的分析。

在蒙卡全堆百萬量級(jí)燃耗區(qū)大規(guī)模燃耗計(jì)算問題上，單節(jié)點(diǎn)（12CPU）并行情況下內(nèi)存占用不超過200G一直都是科學(xué)家難以企及的目標(biāo)，但李澤光認(rèn)為基于大規(guī)模并行及數(shù)據(jù)分解算法，勢(shì)必可以將這塊難啃的科學(xué)“骨頭”拿下。此外，他結(jié)合蒙卡物理熱工耦合、臨界搜索、大規(guī)模燃耗、蒙卡pin-by-pin 換料算法的相關(guān)研究，計(jì)劃對(duì)蒙卡燃耗計(jì)算在全堆全壽期實(shí)際燃耗計(jì)算上實(shí)現(xiàn)全新突破，這樣一來就可以大大拓寬反應(yīng)堆蒙卡物理分析計(jì)算的應(yīng)用范圍。

與此同時(shí)，相信李澤光在方法研究基礎(chǔ)上新開發(fā)的程序，不僅可以作為先進(jìn)概念反應(yīng)堆全壽期設(shè)計(jì)的工具，還可以為傳統(tǒng)確定論物理設(shè)計(jì)方法和程序提供全壽期精細(xì)模型的結(jié)果校驗(yàn)和比對(duì)，具有巨大的應(yīng)用創(chuàng)新價(jià)值。

直面工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

諸多成果的背后，是李澤光付出的不懈努力。在多年的科學(xué)研究過程中，李澤光深感核能工程學(xué)科是一門工程應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，但只有理論，而無具體實(shí)踐考察，研究根本力不從心，為此，他經(jīng)常跑到工程一線，邊觀察邊發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中做起了科學(xué)研究。

在理論研究與實(shí)地考察相結(jié)合的研究方法指導(dǎo)下，李澤光還發(fā)現(xiàn)了如果單純只從理論入手無法發(fā)現(xiàn)的問題。眾所周知，高溫氣冷堆體積異常大，其安全性卻幾乎是無“堆”能及，在工程現(xiàn)場(chǎng)中，也啟發(fā)了對(duì)高溫堆蒙卡計(jì)算方向的探索。李澤光介紹，在高溫堆現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐一年期間，他接觸了很多第一年的工程內(nèi)容，對(duì)于高校教師非常難得。工程實(shí)踐一方面提升了自己研究設(shè)計(jì)工作理念，另一方面也啟發(fā)了新的研究方向，例如緊湊型氣冷堆內(nèi)容。高溫氣冷堆巨大的體積使其在應(yīng)用領(lǐng)域極為受限，目前他正著手在減小體積的前提下，提高堆的功率密度，再度保證安全性能。這樣一來，應(yīng)用就更加靈活，海島、移動(dòng)車輛以及其他特殊場(chǎng)合都能夠有其用武之地。

此外，他還發(fā)現(xiàn)隨著近年來，計(jì)算機(jī)，特別是超級(jí)計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，科學(xué)對(duì)于計(jì)算能力在精細(xì)性方面的要求越來越高，如我國(guó)首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號(hào)”和“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)就是在精細(xì)計(jì)算要求下應(yīng)運(yùn)而生的。尤其是“天河一號(hào)”，一經(jīng)問世就問鼎了全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)排行榜第一的位置。

和計(jì)算機(jī)一樣，在反應(yīng)堆分析方面，越來越精細(xì)的要求一定是必然。因此，目前及未來他將利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的便利資源，盡可能用更精細(xì)的方法對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行模擬和計(jì)算，力求能夠更真實(shí)地還原反應(yīng)堆的特性。

之所以能夠堅(jiān)持科研之路并收獲滿滿，李澤光直言離不開導(dǎo)師的諄諄教誨?！拔也┦科陂g的導(dǎo)師，也就是清華大學(xué)的張作義教授和王侃教授，對(duì)我在學(xué)術(shù)與科研態(tài)度上的影響很大?！崩顫晒饨榻B，張作義教授可以說是他在核能領(lǐng)域的領(lǐng)路人，在核能整體概念的理解以及如何解決科研問題方面，給了他很多指導(dǎo)性意見。而王侃教授則更加具體化，對(duì)李澤光在博士期間的研究方向、課題選擇等方面給予了極大的幫助。

有了導(dǎo)師的助力，李澤光在科研上如魚得水，在他看來，正是因?yàn)闊釔郏拍軋?jiān)持，他也希望自己能夠不忘初心，在科研中繼續(xù)砥礪前行，勇往直前。endprint