“创新”是近年来最具热度的一个词汇,不过人们大多习惯于将它与年轻人联系在一起。如果告诉你有一位年近八旬的老者依然执着于自己的创新梦想,而且为了这个梦想,他整整坚守了半个世纪。你的表情会是惊诧还是景仰呢?
你知道中国的超级计算机“深腾7000”与三峡电站的水轮发电机组有什么关联吗?如果你接触过中国工程院的顾国彪院士,他一定会自豪地告诉你,这两者都应用了一项由中国科技人员独创的基础工业技术——蒸发冷却技术!为了研发这项具有国际领先水平的独创工业冷却技术,他与他的团队苦苦探索了五十余年,如今终于实现了该技术的产业化应用。蒸发冷却技术开创了有别于传统“风冷”、“水冷”体系之外有一新型工业冷却技术体系,堪称中国科学界在现代工业技术领域屈指可数的原创性基础技术创新之一。
今生要做成一两件超越国外的事
上世纪五十年代,诞生不久的新中国不仅令国人看到了民族的希望,更激发出了广大青年学子的英雄情怀与报国理想。1953年,争强好胜的顾国彪参加了高考,在“攀登最高峰”誓言的激励下,他考取了清华大学动力类电机系发电厂及电力系统专业。
当时的清华大学,是以培养国家急需、毕业就能迅速进入状态担当重要工作的工程师为教学目标的。在这所中国最高学府中,顾国彪不仅学到了知识,更养成了严谨的学术态度与坚定的人生信念。也正是那时候,他为自己树立起了一个令人惊叹的理想——绝不做与国外重复的事情。“一定要做成一两件超越国外的事,这是我一辈子的信念。”
1958年从清华毕业后,顾国彪分配到刚刚筹建起来的中科院电工研究所工作。当时国内技术基础薄弱,如何解决100万千瓦级水电机组的冷却问题成为了技术拦路虎。国际上普遍采用的是风冷或是水冷。而及急剧提升的电力需求,使得传统冷却方法面临电机效率低、绝缘寿命短、可靠性差、维护不便等挑战。电工所于是承接了为特大型水电机组研制新型冷却系统的任务,顾国彪也被调入这个课题组。
在传统的“风冷”与“水冷”体系之外,再研发一个全新的制冷系统,是一个茫然陌生的领域。在老一辈科学家的鼓励下,课题组里展开了一场“头脑风暴”,一个利用液体的“蒸发冷却”的狂想引起了大家的兴趣。虽然,当时没有现成的国外经验可借鉴,很多人怀疑蒸发冷却技术能否在电机内实现,顾国彪与课题组负责人廖少葆认为,没有实践就不能否定其可行性。
为了给出准确的理论分析,电力专业出身的顾国彪,一头钻进了热力学领域,研究起热力学中的热功转化问题。他提出,蒸发冷却系统如果能够在60度摄氏左右运行,对电机系统而言将更加合理。他们利用两相流的自循环原理,研制常温下的无泵自循环系统。仅用了三个月的时间,顾国彪和同事就用模型试验证明了常温下自循环蒸发冷却方案的可行性。1959年底,他们制作出的系统模型,得到了大家的认可。
“文革”开始,蒸发冷却项目成为批判对象,实验数据虽然得以保存了下来,但课题组却被解散了。顾国彪也此后屡次被下放劳动,但这并没有让他放弃对“蒸发冷却技术”的热情,他暗自发誓:一定要让这项属于中国人自己的冷却新技术走向真正的应用。
誓为我国自主装备争气
顾国彪介绍说,当年电工所筹建之初,组织了好几个攻关课题组,蒸发冷却技术研究组是唯一个坚持至今的团队,而且这个课题组半个多世纪来始终如一地坚持着钻研蒸发冷却技术。在坚守了50多年之后,终于迎来了曙光。
上世纪80年代,研究工作重新启动,但因经费不足,工作常常难以推进。更为不利的是,国内大多数人对自主创新缺乏信心,他们更倾向使用国外水内冷技术——没有用户的支持,团队每走一步都很艰难。
顾国彪没有放弃。他坚信蒸发冷却技术在安全可靠、经济性和工艺上的优势。通过不懈争取,他们先把该技术应用于云南大寨电厂两台10兆瓦机组、安康50兆瓦级机组和李家峡400兆瓦蒸发冷却水轮发电机。这些工程实践的成功,树立了蒸发冷却技术“高效、安全、可靠”的形象。
蒸发冷却技术走到今天,离不开一个成熟、稳定、团结的团队。顾国彪说,工程类的关键技术不能发表文章,申请专利也要有所保留,而以论文为导向的评价体系,往往不利于工程类技术人员的职称评定。面对困难,顾国彪等一批核心成员并没有停止对技术的探索。
一个研究团队怎样才能做到成熟、稳定、团结?顾国彪选人有一个“窍门”:找那些坐得下来、能踏踏实实干活的人。按这个“规矩”选出的新团队没有辜负他的期望。从2000年开始,这个20人左右、平均年龄只有30多岁的年轻团队,将蒸发冷却技术一步步向前推进。
“某种程度上,我们都是理想主义者。”课题组成员阮琳说,自己能坚守是因为享受这份有理想、有担当的工作,而为了事业、为了自主装备的研制争一口气,成为这个团队的文化。研究组里,老一辈恨不得把所有的经验、知识教授给你,他们淡泊名利的品格潜移默化地影响着这些年轻人。
融洽、互助,共同的信念塑造了团队文化,这种文化也营造了平等、自由的科研氛围。“顾老师常告诫我们,不要总听他的,要敢于提出新问题。”电工所高级工程师、团队成员袁佳毅、陈彪均表示,在团队中,不论资排辈,从来没有绝对的权威,争论就像家常便饭。
年轻的团队能否承担起重任?“我对团队成员很有信心!”顾国彪说,自己培养博士,都是经过实实在在的工程训练、动手设计、做模型,通常一个课题一做就是好几年,虽然花费时间比较多,但练就了扎实的本领。
“我要求研究组里的每个人,要成为各自领域的专家,而不是只想着当院士。”顾国彪说,为三峡发电机冷却技术做预研的时候,他自己根本没有去想当院士,“当时心里就是憋着一股气,一定要把蒸发冷却技术应用到三峡工程中去!”
2011年12月15日,对蒸发冷却团队来说是一个重要的日子。三峡电站首台700兆瓦蒸发冷却水轮发电机成功运行,圆了顾国彪与团队半个世纪的梦。蒸发冷却技术工业应用之前,我国大型水利工程电力设备领域,几乎所有关键技术均为国外技术垄断。三峡机组用上自主创新的蒸发冷却技术,打破了国外的技术垄断,且在技术指标上超越了国外的各类冷却技术。