在蘇州熱工研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中廣核蘇州院”)的先進(jìn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室里,一束激光精準(zhǔn)聚焦在金屬試件表面,屏幕上跳動(dòng)的光譜與聲譜曲線(xiàn),宛如材料的“生命密碼”,細(xì)數(shù)著其內(nèi)部不為人知的秘密。

操控這束“光”的,是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”入選者、2025年中廣核青年標(biāo)兵杭玉樺。這位戴著黑框眼鏡、眼神明亮的工學(xué)博士,正帶領(lǐng)一支平均年齡不到30歲的年輕團(tuán)隊(duì),在激光檢測(cè)技術(shù)的空白領(lǐng)域奮力開(kāi)拓。
遇光燃?jí)?/strong>
“我知道自己該去哪里了”
杭玉樺與光的緣分,始于他大學(xué)求學(xué)期間。2009年夏天,對(duì)精密儀器滿(mǎn)懷好奇的他,在實(shí)驗(yàn)室首次目睹耀眼電弧,那神奇景象恰似科幻小說(shuō)《球形閃電》中的場(chǎng)景,瞬間點(diǎn)燃了他探索光的熱情。
2018年博士畢業(yè)時(shí),杭玉樺面臨高校與企業(yè)的選擇。彼時(shí),中廣核蘇州院正籌建先進(jìn)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室,致力于破解工業(yè)領(lǐng)域的檢測(cè)難題;當(dāng)?shù)弥耸潞?,他果斷下定決心:“我知道自己該去哪里了”,隨后投身核電科研領(lǐng)域。
初到中廣核蘇州院時(shí),激光檢測(cè)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)才剛剛起步。杭玉樺沒(méi)有遲疑,立刻牽頭組建起年輕團(tuán)隊(duì)。從采購(gòu)第一塊光學(xué)鏡片開(kāi)始,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)親自動(dòng)手,一步步搭建起基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。團(tuán)隊(duì)早期成員朱斌回憶:“杭博士有個(gè)習(xí)慣,每天下班前都會(huì)在實(shí)驗(yàn)室里踱步,目光落在滿(mǎn)地零件上靜靜思索,那神情仿佛在跟這些零件對(duì)話(huà)?!闭沁@份近乎癡迷的專(zhuān)注,為后來(lái)的技術(shù)突破悄悄埋下了伏筆。
追光攻堅(jiān)
“外國(guó)人做到8米,我們就要做到10米”
輻照高溫環(huán)境堪稱(chēng) “死亡禁區(qū)”,傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備根本無(wú)法靠近。對(duì)此,杭玉樺立下明確目標(biāo):“外國(guó)人能做到8米,我們就要做到10米!”隨后便帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了漫長(zhǎng)的科研攻關(guān)之路。
團(tuán)隊(duì)首先面臨的核心難題,是如何將激光精準(zhǔn)聚焦到10米外的材料上,同時(shí)穩(wěn)定收回光譜信號(hào)?!斑@就像用高射炮打蚊子,必須做到分毫不差?!焙加駱逵靡粋€(gè)形象的比喻,點(diǎn)出了任務(wù)的難度。面對(duì)這只“攔路虎”,他們創(chuàng)新設(shè)計(jì)出兩套相互耦合的電動(dòng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)500多個(gè)日夜的反復(fù)調(diào)試,名為SRLIBS-20的望遠(yuǎn)鏡式激光誘導(dǎo)光譜裝置終于問(wèn)世,首次在模擬核島環(huán)境中,成功穩(wěn)定傳回13米外材料的特征譜線(xiàn)數(shù)據(jù)。

后來(lái)某核電廠的一次實(shí)戰(zhàn)檢測(cè)中,常規(guī)方案完全行不通,人工檢測(cè)又存在風(fēng)險(xiǎn)。彼時(shí),SRLIBS-20雖已通過(guò)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,卻從未經(jīng)歷過(guò)實(shí)際環(huán)境的考驗(yàn)。時(shí)間緊迫,杭玉樺帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制定方案、校準(zhǔn)參數(shù)、準(zhǔn)備防護(hù)備件,完成了準(zhǔn)備工作。

檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜,首要解決的是樣品的非接觸翻轉(zhuǎn)與固定問(wèn)題。“要讓樣品像坐‘過(guò)山車(chē)’一樣動(dòng)起來(lái)!”杭玉樺的一句話(huà)點(diǎn)醒了眾人,團(tuán)隊(duì)立刻著手設(shè)計(jì)、加工滑軌,不僅完成了樣品翻轉(zhuǎn)與預(yù)試驗(yàn),還成功攻克了固定難題,一舉創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)核電領(lǐng)域的兩項(xiàng)“首次”,更將檢測(cè)時(shí)間從傳統(tǒng)方法的72小時(shí)大幅縮短至4小時(shí)。
此后三年,團(tuán)隊(duì)帶著迭代升級(jí)的設(shè)備,陸續(xù)為多個(gè)核電基地提供服務(wù),截至2025年已順利完成11輪大修任務(wù)。而那次實(shí)戰(zhàn)經(jīng)歷,也讓杭玉樺團(tuán)隊(duì)開(kāi)始反思設(shè)備便攜性的重要性,他們迅速召開(kāi)“問(wèn)題分析會(huì)”,杭玉樺直接在白板上寫(xiě)下核心需求:“要把250公斤的‘大胖子’改成‘輕騎兵’,開(kāi)發(fā)便攜式設(shè)備!”

“瘦身”過(guò)程中,原有傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡式結(jié)構(gòu)雖射程遠(yuǎn),體積卻過(guò)大。杭玉樺提出改用光纖傳輸激光,卻遇到了高能激光易燒毀光纖芯的新難題。團(tuán)隊(duì)先后嘗試20多種光纖材料,均以失敗告終,直到有人想到:“把激光脈沖寬度壓縮到納秒級(jí)別,就像把連續(xù)水流變成細(xì)小水滴,既能減小對(duì)光纖的沖擊力,又不會(huì)減少總能量。”
接下來(lái)的一個(gè)月,實(shí)驗(yàn)室徹底變成了“戰(zhàn)場(chǎng)”。團(tuán)隊(duì)成員輪流測(cè)試,最終成功將設(shè)備重量降至12.64公斤?!艾F(xiàn)在一個(gè)人拉著行李箱就能帶著它出發(fā),現(xiàn)場(chǎng)工人都親切地叫它‘激光聽(tīng)診器’!”團(tuán)隊(duì)成員蔡振自豪地說(shuō)。更令人驚喜的是,光纖傳輸技術(shù)還讓檢測(cè)距離實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍——從之前最多13米提升到50米,就像給激光裝了“延長(zhǎng)臂”,能輕松夠到以前根本夠不著的檢測(cè)區(qū)域。
逐光致遠(yuǎn)
“差5%就是天壤之別,必須突破!”
解決了 “能檢測(cè)”“易操作” 的核心問(wèn)題后,杭玉樺又將目光聚焦到 “測(cè)得準(zhǔn)” 的更高要求上。在國(guó)際領(lǐng)域,激光光譜法普遍被認(rèn)定為“半定量”技術(shù),其檢測(cè)精度最高僅能達(dá)到 85%;但核電廠這類(lèi)關(guān)鍵場(chǎng)景,對(duì)檢測(cè)精度的要求至少要達(dá)到90%?!安?%就是合格不合格的天壤之別,必須突破!” 在團(tuán)隊(duì)會(huì)議上,杭玉樺語(yǔ)氣堅(jiān)定地強(qiáng)調(diào)。
團(tuán)隊(duì)從誤差來(lái)源入手,分析上萬(wàn)組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),誤差主要來(lái)自環(huán)境光干擾、材料表面狀態(tài)差異、儀器噪聲。針對(duì)這些問(wèn)題,他們提出“激光多維度檢測(cè)”創(chuàng)新理念:“只聽(tīng)聲音分不清鋼琴和電子琴,既聽(tīng)聲音又看按鍵就能精準(zhǔn)識(shí)別。我們要讓激光同時(shí)采集光譜、聲譜信號(hào),用多維數(shù)據(jù)消除誤差?!?/font>

新挑戰(zhàn)隨之而來(lái):不同材料的光譜、聲譜特征差異大,如何建立統(tǒng)一分析標(biāo)準(zhǔn)?杭玉樺提出大膽計(jì)劃——建立核電廠金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù):“就像醫(yī)生需要病歷庫(kù)才能準(zhǔn)確診斷,我們也要有‘材料病歷’?!?接下來(lái)三年,團(tuán)隊(duì)化身“數(shù)據(jù)礦工”,采集602種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的光譜、聲譜數(shù)據(jù),每種材料都在不同環(huán)境下反復(fù)測(cè)量。數(shù)據(jù)庫(kù)建成后,檢測(cè)精度實(shí)現(xiàn)“三連跳”:從85%提升到90%,再突破95%。
2024年,團(tuán)隊(duì)帶著這項(xiàng)激光多維度檢測(cè)技術(shù),在第十八屆“振興杯”全國(guó)青年職業(yè)技能大賽中一舉斬獲金獎(jiǎng)。
如今,杭玉樺不僅專(zhuān)注于前沿科技研發(fā),還常常鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)里的年輕人從一線(xiàn)實(shí)際需求中挖掘科研選題。深夜的中廣核蘇州院實(shí)驗(yàn)室里,那束始終明亮的激光,不僅照亮了實(shí)驗(yàn)臺(tái),更藏著青年科研人對(duì)安全的執(zhí)著堅(jiān)守與對(duì)創(chuàng)新的滾燙熱忱。杭玉樺和他的團(tuán)隊(duì),正以青春的銳氣與長(zhǎng)久的堅(jiān)守,讓這束守護(hù)核電安全的“光”,在創(chuàng)新征途中越照越遠(yuǎn)。
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