范佳樂+范燕燕

2015年，國家發(fā)展改革委、外交部、商務(wù)部聯(lián)合發(fā)布了《推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》，如今，在“一帶一路”發(fā)展倡儀下，我國承建的工程項目突破3000個，僅2015年，我國企業(yè)就對“一帶一路”相關(guān)的49個國家進行了直接投資。“走出去”已成為“一帶一路”的標桿，而在標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)計以及先進模擬機方法研究與軟件開發(fā)方面，獻出了自己的一份力量。

蒙卡研究升級之旅

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，簡單來講，它是研究整個反應(yīng)堆設(shè)計的基礎(chǔ)內(nèi)容，也就是說其實反應(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算反應(yīng)堆物理是怎樣運行、怎樣放熱的，才能進一步研究怎樣將帶動放出的熱量用來推動系統(tǒng)進行發(fā)電。而蒙卡方法也是反應(yīng)堆物理計算中的一種分析方法，它在全堆精細模型計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)計里面最核心的內(nèi)涵。”李澤光所言非虛，舉個例子就會簡單明了。如果一個核電站設(shè)計中包含堆物理設(shè)計，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力，使他力求通過研究尋找新的突破口。功夫不負有心人，博士期間，李澤光研發(fā)了反應(yīng)堆蒙卡分析程序RMC，其所在團隊也在國內(nèi)首次公開發(fā)布反應(yīng)堆物理蒙卡軟件。“軟件發(fā)布后，我們在一直不斷完善其算法的同時，也在完善軟件?！崩顫晒庹f道。

今年，李澤光抓住“精細”的翅膀，再度對蒙卡程序的計算問題出擊。雖然蒙卡程序在全堆精細模型臨界計算中已經(jīng)取得較好的成果，但在全壽期實際燃耗計算分析方面，還遠遠不能進行實際應(yīng)用。而在達不到實際應(yīng)用的同時，對反應(yīng)堆全壽期燃耗分析的要求反而一直在提高，于是基于全堆精細模型的反應(yīng)堆蒙卡全壽期實際燃耗計算就成為了反應(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)獲得國際領(lǐng)先水平，李澤光一直在努力，今年，他申請了國家自然科學(xué)基金常規(guī)面上項目“基于全堆精細模型的反應(yīng)堆蒙卡全壽期實際燃耗計算研究”，重點開展截面在線展寬、蒙卡子通道物理熱工耦合、大規(guī)模燃耗計算數(shù)據(jù)分解以及換料燃耗計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，提高蒙卡程序的計算效率，加速計算時間就是李澤光研究的當務(wù)之急。

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

在蒙卡全堆百萬量級燃耗區(qū)大規(guī)模燃耗計算問題上，單節(jié)點（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，但李澤光認為基于大規(guī)模并行及數(shù)據(jù)分解算法，勢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，計劃對蒙卡燃耗計算在全堆全壽期實際燃耗計算上實現(xiàn)全新突破，這樣一來就可以大大拓寬反應(yīng)堆蒙卡物理分析計算的應(yīng)用范圍。

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

直面工程現(xiàn)場實踐

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)用性極強的學(xué)科，但只有理論，而無具體實踐考察，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)場實踐中做起了科學(xué)研究。

在理論研究與實地考察相結(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)場中，也啟發(fā)了對高溫堆蒙卡計算方向的探索。李澤光介紹，在高溫堆現(xiàn)場實踐一年期間，他接觸了很多第一年的工程內(nèi)容，對于高校教師非常難得。工程實踐一方面提升了自己研究設(shè)計工作理念，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、移動車輛以及其他特殊場合都能夠有其用武之地。

此外，他還發(fā)現(xiàn)隨著近年來，計算機，特別是超級計算機的飛速發(fā)展，科學(xué)對于計算能力在精細性方面的要求越來越高，如我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號”和“神威·太湖之光”超級計算機就是在精細計算要求下應(yīng)運而生的。尤其是“天河一號”，一經(jīng)問世就問鼎了全球超級計算機前500強排行榜第一的位置。

和計算機一樣，在反應(yīng)堆分析方面，越來越精細的要求一定是必然。因此，目前及未來他將利用超級計算機的便利資源，盡可能用更精細的方法對反應(yīng)堆進行模擬和計算，力求能夠更真實地還原反應(yīng)堆的特性。

之所以能夠堅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。“我博士期間的導(dǎo)師，也就是清華大學(xué)的張作義教授和王侃教授，對我在學(xué)術(shù)與科研態(tài)度上的影響很大。”李澤光介紹，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，正是因為熱愛，才能堅持，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