“龍樓鳳闕不肯住，飛騰直欲天臺(tái)去?！币磺倌昵埃娤衫畎子斡[臺(tái)州后，留下了這樣的詩句。這個(gè)位于浙江省中部的城市，歷史悠久，居山面海。中核集團(tuán)旗下中國核能電力股份有限公司（簡稱中國核電）控股的三門核電有限公司，就位于臺(tái)州市三門縣健跳鎮(zhèn)。三門核電位于浙江省臺(tái)州市三門縣健跳鎮(zhèn)。

眾所周知，核能是一種低碳能源，使用核能發(fā)電可以減少二氧化碳的排放，為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。今年四月，三門核電一期工程兩臺(tái)機(jī)組累計(jì)實(shí)現(xiàn)安全發(fā)電1000億度，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2800余萬噸，減排二氧化碳7500萬噸。

然而在公眾層面，對(duì)核電抱有質(zhì)疑態(tài)度的人仍為數(shù)不少，核電安全一直是大眾關(guān)心的話題。在三門核電，有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，他們的團(tuán)隊(duì)通過化學(xué)控制方法降低一回路輻射劑量，開發(fā)機(jī)器人代替工作人員完成部分工作，取得了令人矚目的成果。

視野：站在后天看明天，決定今天的選擇

在國內(nèi)三代核電化學(xué)領(lǐng)域，存在著一系列重點(diǎn)難點(diǎn)問題。例如壓水堆新機(jī)組一回路熱試鈍化最佳鋅濃度，鋅元素的載體——核級(jí)貧化醋酸鋅等新材料的制備技術(shù)，一回路化學(xué)的在線監(jiān)檢測(cè)精密儀器儀表開發(fā)、放射化學(xué)分析機(jī)器人技術(shù)，以及核電廠“黑燈實(shí)驗(yàn)室”技術(shù)等。近年來，三門核電成立重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，將上述問題逐個(gè)攻關(guān)成功。

2024年7月23日，由三門核電牽頭申報(bào)的“全省先進(jìn)壓水堆水化學(xué)技術(shù)和材料研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”（以下簡稱“省重”）通過了浙江省科技廳的評(píng)審和論證，正式發(fā)文公示，這是中國核電首個(gè)成功獲批的全省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在浙江省對(duì)全省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化重組，大幅縮減“省重”數(shù)量的形勢(shì)下，他們逆勢(shì)而上，成為新的弄潮兒，著實(shí)不易，團(tuán)隊(duì)平均年齡31歲，朝氣蓬勃、活力無限，對(duì)新事物保持敏感，對(duì)創(chuàng)新保持激情，與時(shí)俱進(jìn)，緊盯世界前沿技術(shù)。

“省重”有5個(gè)研究方向，第5個(gè)就是核電智慧化學(xué)建設(shè)，其中許多方面具備國際領(lǐng)先水平。實(shí)驗(yàn)室主任侯濤認(rèn)為，團(tuán)隊(duì)在領(lǐng)域內(nèi)的前瞻性和創(chuàng)新性，是他們能夠領(lǐng)先的重要原因。

“站在后天看明天，決定今天的選擇”，這是侯濤很喜歡的一句話，也代表了團(tuán)隊(duì)對(duì)于前瞻和創(chuàng)新的思考。如果站在“今天”往前看，很容易茫然無措，因?yàn)槊總€(gè)方向都是“向前”；而如果能站在“后天”回望，那“后天”與“今天”視線交匯處的“明天”，便是當(dāng)下應(yīng)該發(fā)力的方向。

關(guān)鍵是找到“后天”的位置。侯濤二十年的工作實(shí)踐，某種程度上，正是獲取這種看到“后天”的視野。

對(duì)于這個(gè)團(tuán)隊(duì)的核電人來說，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)只是培訓(xùn)過程的一半，另一半是在工作中完成的，侯濤也不例外。2004年從大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入三門核電，他工作的前六年一直在外培訓(xùn)，分別在核工業(yè)研究生部、秦山核電站等地培訓(xùn)實(shí)習(xí)，直到2010年才回到三門核電工作。

這些年核電系統(tǒng)設(shè)備的培訓(xùn)和電站的實(shí)習(xí)，為侯濤在核電領(lǐng)域的工作和思考打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而核電僅是核工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，其他版塊的知識(shí)也引發(fā)了他濃厚的興趣。2011年侯濤獲得了去清華讀書的機(jī)會(huì)，清華大學(xué)與中核集團(tuán)共建了一個(gè)工程碩士聯(lián)合培養(yǎng)班，在中核內(nèi)部選拔。最終三門核電有5位員工被錄取，侯濤是其中之一，他的統(tǒng)考成績排在全國前0.03%。

在清華系統(tǒng)學(xué)習(xí)了核燃料循環(huán)閉環(huán)體系，同位素分離技術(shù)、核化工、離心機(jī)原理等課程后，他也打開了視野，更深度地理解了自己從事的核工業(yè)。這些核燃料與核技術(shù)的基礎(chǔ)課程，為多年以后全省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的核工業(yè)系列穩(wěn)定同位素新材料等的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，“穩(wěn)定同位素硼10與硼11的分離、鋅64與鋅65的分離，采用離心法還是化學(xué)工藝法的難度與經(jīng)濟(jì)性，是從那個(gè)時(shí)候開始有理論基礎(chǔ)的”。

除了在學(xué)校的經(jīng)歷之外，不同工作崗位也給了侯濤不同的觀察視角。2019年，他到核動(dòng)力運(yùn)行研究所掛職一年，與研究人員廣泛深入地交流，以及在各地參加會(huì)議、活動(dòng)的感悟，讓他感觸頗深：“我們?cè)瓉硎窃谝痪€工作，處理的是現(xiàn)場實(shí)際問題，沒有站在更高維度思考的機(jī)會(huì)。在掛職期間與一個(gè)龐大的科學(xué)研究及信息化團(tuán)隊(duì)共事，我們的交流碰撞出了很多火花?！?/p>

在此之前，他對(duì)機(jī)器人了解不多，2019年，他參加了核工業(yè)機(jī)器人與智能裝備協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟年會(huì)，“現(xiàn)場有一個(gè)智能機(jī)器人跟大家說話聊天，我當(dāng)時(shí)很受啟發(fā)。”機(jī)器人的發(fā)展速度超出了他的想象，也是從那時(shí)起，“把機(jī)器人應(yīng)用到核電廠的工作場景中，減輕人的負(fù)擔(dān)”，成了埋在他心里的一顆種子。

在核電領(lǐng)域，如何降低工作人員的輻射劑量，延長設(shè)備使用壽命，一直是這個(gè)團(tuán)隊(duì)核電人孜孜以求的夢(mèng)想；在現(xiàn)代科技領(lǐng)域，人工智能浪潮不可阻擋，如何建設(shè)以機(jī)器人為代表的智慧化學(xué)體系，也必將是未來的趨勢(shì)。

成長：跟跑并跑與領(lǐng)跑

AP1000是美國西屋公司設(shè)計(jì)的一種三代核電堆型，但第一個(gè)使用它的核電站，卻并非來自美國或其他歐洲國家，而是中國的三門核電。我們從中也能看出三門核電的特點(diǎn)：國際化程度比較高，對(duì)行業(yè)內(nèi)新技術(shù)的接受程度也較高。

三門核電的大部分中高層管理人員，都有海外對(duì)標(biāo)或培訓(xùn)經(jīng)歷，侯濤本人也在美國、西班牙、奧地利等多地培訓(xùn)過，與EPRI（美國電力研究院）、IAEA（國際原子能機(jī)構(gòu)）等專業(yè)組織保持緊密聯(lián)系?！爸袊暮穗娛聵I(yè)經(jīng)歷了‘跟跑’‘并跑’到‘領(lǐng)跑’的階段，跟跑時(shí)我們要知道方向在哪里，并跑時(shí)要知道向誰看齊，瞄準(zhǔn)世界最先進(jìn)的技術(shù)，這樣才有可能最終領(lǐng)跑?！?/p>

對(duì)于侯濤和“省重”的同事來說，三門核電給他們?cè)缙诘摹案堋碧峁┝撕芎玫钠脚_(tái)。2013年，AP1000世界首堆在三門核電吊裝完成。它屬于第三代壓水堆，代表著當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)。歐美國家都在核電領(lǐng)域發(fā)展多年，而我國的核電發(fā)展目標(biāo)一直是提高自主化能力，引進(jìn)一套新技術(shù)，把它消化、吸收，進(jìn)而造出自己的三代堆型才是我們的當(dāng)務(wù)之急。因此，我國做出了引進(jìn)AP1000的決策。

然而，“跟跑”也并非一帆風(fēng)順，也會(huì)遇到領(lǐng)跑者未曾遇到或模擬到的“路障”。比如原設(shè)計(jì)測(cè)算上的理論參數(shù)，在實(shí)踐中也許并非最佳值，使用他們的數(shù)據(jù)運(yùn)行設(shè)備，未必能達(dá)到最好的效果。

為此，侯濤的團(tuán)隊(duì)做了一個(gè)課題，通過臺(tái)架試驗(yàn)和理論研究，發(fā)現(xiàn)原來的某項(xiàng)參數(shù)不在最佳的范圍，“比如某項(xiàng)化學(xué)參數(shù)，他給我們提供的限值是一個(gè)范圍，我們?yōu)榱饲蠓€(wěn)，通常會(huì)調(diào)到這個(gè)范圍的中間區(qū)域。但是我們經(jīng)過基礎(chǔ)研究和臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)調(diào)到另外一個(gè)值附近理論上才是最佳的效果”。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過實(shí)踐的驗(yàn)證，與理論吻合，應(yīng)用最佳值的機(jī)組首修集體劑量做到了全球最低。EPRI對(duì)此效果非常感興趣，并伸來了橄欖枝?！拔覀兺ㄟ^基礎(chǔ)理論研究和臺(tái)架試驗(yàn)研究出的方法和技術(shù)做出了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到更好的效果?！弊罱K這項(xiàng)成果鑒定為國際領(lǐng)先水平。

此外，在蒸發(fā)器的腐蝕產(chǎn)物遷移與質(zhì)量平衡評(píng)估方面，“省重”團(tuán)隊(duì)開發(fā)計(jì)算公式，將以前的定性研究升級(jí)為定量研究，在技術(shù)功能“能用”的基礎(chǔ)上，研究如何將它們用到“最好”。為同行提供了更科學(xué)先進(jìn)的方法，并發(fā)布了能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

核電領(lǐng)域的國際交流，很講究方式方法。一方面，固步自封是不可取的，開拓進(jìn)取才有發(fā)展。侯濤近年去IAEA參會(huì)，歐洲專家很歡迎中國團(tuán)隊(duì)去做講座，因?yàn)槲覀兊囊恍┬鲁晒麜?huì)讓他們耳目一新?！癐AEA有一個(gè)技術(shù)導(dǎo)則，上次我們?nèi)プ鐾攴窒?，組織者邀請(qǐng)我們做技術(shù)導(dǎo)則的編委之一，并且把我們的新技術(shù)方向也寫上去。人家的尊重會(huì)讓我們?cè)趪H上更有話語權(quán)?！?/p>

而另一方面，各國也會(huì)在交流中守住邊界，核心技術(shù)都不會(huì)向彼此透露。中國核電人必須通過自主研發(fā)來破局。

在核電站的運(yùn)行過程中，一回路承擔(dān)著讓反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)的作用。在一回路加入鋅元素可以有效減少機(jī)組輻射劑量，而鋅元素的載體——核級(jí)貧化醋酸鋅，長期以來只有少數(shù)國家可以生產(chǎn)，中國的核電站只能依賴進(jìn)口，而且使用受限。它的制備是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，國際上的價(jià)格至少5.3萬元/千克，而且賣方一再聲稱產(chǎn)能有限，準(zhǔn)備繼續(xù)漲價(jià)。

這項(xiàng)技術(shù)涉及化學(xué)、物理等交叉學(xué)科的知識(shí)，需要多家單位共同協(xié)作。侯濤的團(tuán)隊(duì)聯(lián)合專業(yè)的科研院所來合作攻堅(jiān)，解決關(guān)鍵的專用設(shè)備技改。最終在大家的共同努力下，“省重”聯(lián)合體成功制備出了國產(chǎn)核級(jí)貧化醋酸鋅，成果被鑒定為國際先進(jìn)水平，使我國成為第三個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家。

而在核級(jí)貧化醋酸鋅國產(chǎn)化后，其國際價(jià)格也被“省重”團(tuán)隊(duì)“打了下來”，價(jià)格一路走低到2.3萬元/千克。按一臺(tái)機(jī)組一年使用15千克計(jì)算，這項(xiàng)技術(shù)可使一臺(tái)機(jī)組一年節(jié)省45萬元，推廣到全國的話，以我國在運(yùn)核電機(jī)組55臺(tái)計(jì)算，每年可以節(jié)省2000多萬元。有了自主的產(chǎn)品，國內(nèi)推廣該技術(shù)更加有底氣，為電站帶來更低的劑量，其意義難以估量。類似的水化學(xué)新材料開發(fā)，在“省重”還有一批。

超越：站在巨人的肩膀上

“省重”的5個(gè)研究方向中有一個(gè)是智慧化學(xué)建設(shè)方向。根據(jù)工作場景，“省重”第一階段首創(chuàng)了5種機(jī)器人2個(gè)機(jī)械臂——化學(xué)智能巡檢機(jī)器人、放化樣品轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人、樣品分裝機(jī)器人、pH測(cè)量機(jī)器人、液閃制樣機(jī)器人、高純鍺自動(dòng)進(jìn)樣機(jī)械臂、液閃操作機(jī)械臂，它們能有效地將人力從簡單的重復(fù)性勞動(dòng)或輻射性的工作中解放出來。

在侯濤的設(shè)想中，智慧化學(xué)分為四步走：第一步是“有人操作”，這也是行業(yè)內(nèi)普遍現(xiàn)狀。第二步是“自動(dòng)化”，目的是解放人力。一方面，對(duì)一回路高放射性高頻率取樣分析的化學(xué)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化取樣與分析系統(tǒng)的開發(fā)，并分別自主研制自動(dòng)分析不同參數(shù)的高精度放化精密儀器設(shè)備，打破國際壟斷，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，替代人工操作、降低人員接受劑量；另一方面，一直以來，核電站的化學(xué)相關(guān)系統(tǒng)巡檢都是由人完成的，有專人按一定頻率對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄、上傳等。這一方面會(huì)耗費(fèi)人力，另一方面，人工抄錄理論上會(huì)有出錯(cuò)的概率。使用化學(xué)智能巡檢機(jī)器人后，機(jī)器人可以定時(shí)定點(diǎn)啟動(dòng)巡檢路線，也可以根據(jù)工作人員的需要臨時(shí)啟動(dòng)巡檢。巡檢時(shí)會(huì)把所有參數(shù)抄錄下來，自動(dòng)報(bào)表，自動(dòng)上傳趨勢(shì)。與正在開發(fā)的人工智能平臺(tái)結(jié)合，還可以自動(dòng)診斷異常原因。而另一種機(jī)器人——放化樣品轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人則免去了工作人員穿、脫防護(hù)服進(jìn)入核島的繁瑣，可以直接把樣品送到放化實(shí)驗(yàn)室。這樣一來，不僅把人員從簡單重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來，還可以做到比人更準(zhǔn)確、更可靠、更高效。

第三步是“無人化”，侯濤將其歸納為“黑燈實(shí)驗(yàn)室”。第一階段：對(duì)于特定的部分樣品，通過樣品轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，送至放化實(shí)驗(yàn)室，通過樣品分裝機(jī)器人、集成pH分析機(jī)器人、制樣機(jī)器人、高純鍺自動(dòng)進(jìn)樣機(jī)械臂、液閃自動(dòng)進(jìn)樣機(jī)械臂等對(duì)樣品及數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如有問題會(huì)自動(dòng)報(bào)警。“因?yàn)槿潭际菣C(jī)器在處理，沒有人在里面做實(shí)驗(yàn)，所以就不用開燈了。”第二階段，正在開發(fā)仿生機(jī)器人，在某個(gè)實(shí)驗(yàn)室將模擬替代更多人的操作，實(shí)現(xiàn)10-15種化學(xué)分析及操作，完全替代人工，實(shí)現(xiàn)更多的操作，并逐步推廣至其余分析實(shí)驗(yàn)室。

核電廠化學(xué)智能巡檢機(jī)器人

黑燈實(shí)驗(yàn)室與大語言數(shù)據(jù)模型結(jié)合后，進(jìn)入黑燈實(shí)驗(yàn)室的第三階段，仿生機(jī)器人通過自學(xué)習(xí)功能對(duì)化學(xué)科研實(shí)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算模擬和推算預(yù)測(cè)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證?！皩?shí)現(xiàn)這一步很難，但從無到有，一步一步走來，我們?cè)敢獬蔀椤谝粋€(gè)吃螃蟹的人’。站在后天看明天，決定今天的選擇！”

侯濤介紹，目前在智慧化學(xué)的“自動(dòng)化”方面，“省重”團(tuán)隊(duì)與美國同行處于“并跑”狀態(tài)；在“無人化”“智能化”領(lǐng)域，即“黑燈實(shí)驗(yàn)室”、人工智能診斷系統(tǒng)等方面，都處于世界領(lǐng)先位置。

近三年，“省重”6項(xiàng)科技成果被鑒定為國際領(lǐng)先和國際先進(jìn)，已授權(quán)21項(xiàng)發(fā)明專利，完成5項(xiàng)重大成果轉(zhuǎn)化。

作為“省重”主任，侯濤本人的學(xué)習(xí)和早期工作經(jīng)歷與信息化、智能化關(guān)聯(lián)并不大。他之所以能帶領(lǐng)“省重”在智慧化學(xué)領(lǐng)域取得令人矚目的成績，在他看來，首先是三門核電的平臺(tái)高，“站在巨人的肩膀上”，通過對(duì)標(biāo)國際的培訓(xùn)，讓他擁有了國際化視野，開拓了思路，接觸到了國際前沿信息，才能想到去超越上限。而組織的掛職經(jīng)歷則直接啟發(fā)了他創(chuàng)新的具體方法。此外，還有團(tuán)隊(duì)的內(nèi)部和外部兩個(gè)原因。

內(nèi)部原因來自團(tuán)隊(duì)成員的努力。他本人利用業(yè)余時(shí)間自學(xué)了機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)，包括導(dǎo)航功能如何實(shí)現(xiàn)，機(jī)器人如何讀取數(shù)據(jù)，紅外檢測(cè)如何應(yīng)用等?！艾F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)這么發(fā)達(dá)，這些知識(shí)學(xué)起來很方便。比如學(xué)習(xí)了機(jī)器人的圖像識(shí)別，我就能搞懂怎么把化學(xué)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)”。

另一方面，在組建“省重”團(tuán)隊(duì)時(shí)，侯濤就特意挑選了大學(xué)時(shí)同時(shí)修過化學(xué)和信息兩類課程的復(fù)合型人才，由他們來執(zhí)行機(jī)器人開發(fā)的任務(wù)。

而外部原因，則是我國近年來在機(jī)器人及人工智能領(lǐng)域的迅速發(fā)展，讓“省重”得以獲得成本相對(duì)低廉，功能相對(duì)完善的機(jī)器人，可供他們進(jìn)行再開發(fā)。在侯濤看來，這是讓他們得以“領(lǐng)跑”的決定性原因。

“我們沒有能力去開發(fā)通用機(jī)器人，但在現(xiàn)成的機(jī)器人基礎(chǔ)上，我們使用它60%～70%的功能，再改造開發(fā)30%～40%的功能，從而應(yīng)用于化學(xué)場景，這是可以做到的。”

除了功能以外，成本也是需要考慮的因素。用機(jī)器人替代人做一部分工作，前提是替代成本要合理，如果成本太高就沒有實(shí)用價(jià)值。侯濤舉了一個(gè)例子，2019年他參加核工業(yè)機(jī)器人與智能裝備協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟年會(huì)時(shí)，現(xiàn)場跟他們互動(dòng)的那個(gè)機(jī)器人，租金要1萬元/天?！爱?dāng)時(shí)看到機(jī)器人，就有把它應(yīng)用在我們工作中的想法，但當(dāng)時(shí)做不到，成本太高?！苯?jīng)過四五年的發(fā)展，今年他在餐廳吃飯時(shí)看到的來回奔跑送餐的機(jī)器人，只要七八百元一臺(tái)了。

在國際場景下，中國科技進(jìn)步的效應(yīng)則更加明顯。今年4月，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人侯濤前往維也納IAEA總部交流，介紹“省重”的智慧化學(xué)建設(shè)，現(xiàn)場演示化學(xué)智能巡檢機(jī)器人。德國、法國的同行當(dāng)場表示，這類機(jī)器人他們做不出來，工會(huì)不會(huì)同意。而美國同行在詢問了造價(jià)以后苦笑著表示，“我們?cè)诩夹g(shù)上可以做到，造價(jià)也是你們這個(gè)數(shù)，但單位要從人民幣換成美元”。這也意味著，如此高昂的成本將沒有實(shí)用意義。

“中國的科技發(fā)展太快了，我們是站在巨人的肩膀上。”團(tuán)隊(duì)的工作人員感嘆道。

目前，“省重”絲毫沒有放慢前進(jìn)的腳步，團(tuán)隊(duì)規(guī)劃中另外有十幾項(xiàng)工作也在同步推進(jìn)，每天工作排得滿滿的，接受電話采訪的時(shí)間安排在了周五晚上十點(diǎn)后，此時(shí)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人侯濤剛乘機(jī)抵達(dá)另外的城市，準(zhǔn)備上第二天的工程博士課程。

忙碌且充實(shí)，這不僅是 “省重”團(tuán)隊(duì)的節(jié)奏，也是整個(gè)三門核電的狀態(tài)。未來，三門核電將堅(jiān)持“科技支撐發(fā)展，創(chuàng)新引領(lǐng)未來”的發(fā)展目標(biāo)，推進(jìn)科技自立自強(qiáng)。通過科技創(chuàng)新，讓“電廠更安全、運(yùn)營更高效、維修更智能、業(yè)績更卓越”，助推三門核電高質(zhì)量發(fā)展。