李前

“我有一个美丽的愿望，长大以后能播种太阳。”川妹子李前是唱着这首儿童歌曲《种太阳》长大的。但让她自己都没想到的是，长大后的她居然真种起了“太阳”。不过，李前种的这颗“太阳”，却非同一般，叫做ITER，被称为全世界最大的“人造太阳”。ITER翻译过来，为“国际热核聚变实验堆计划”，是目前全球规模最大、影响最深远的国际科技合作项目之一，由中国、欧盟、俄罗斯、美国等7方共同参与建造。

“人造太阳”模拟太阳内部的核聚变反应制造能量，是未来煤炭、石油等化石能源燃烧殆尽，为人类提供生存必需的巨大能源生产方式。

ITER模拟太阳内部的核聚变反应制造能量，运行过程中等离子体的温度将超一亿摄氏度。倘若直接接触燃烧中的上亿摄氏度的等离子体，地球上的一般物质顷刻间便会灰飞烟灭。正因如此，它的“防火墙”——“第一壁”，便成了ITER的核心部件。

这个核心部件，由位于成都的核工业西南物理研究院研发制造。聚变科学所副研究员、105室主任助理李前和她的团队便是负责“第一壁”质检工作的。有人会说，质检，不就是拿个仪器在那儿测么？可是，当面对造价上亿的反应堆、价值上万的零部件和一些没有检测标准的特殊材料，质检工作远没有想象中那么简单、轻松。任何一次检测的漏洞，都可能造成巨大损失。

“每一次检测，压力比山还大。”李前感慨道。这些年来，她坚持以细心和坚韧为“人造太阳”做“体检”，开发出全球首创的薄壁窄空间不锈钢激光焊对接焊缝的爬波检测方法，检测可达率远超国外技术；自主研发的铍铜界面定量检测方法，实现检测百分之百的可靠性；自主研发的铜钢爆炸界面检测方法，顺利通过了ITER国际组织的认证。

这些闪耀着巾帼智慧的方案，也让核心技术牢牢地掌握在了中国人自己手中。

和困难死磕

“啦啦啦种太阳，啦啦啦种太阳……”李前是在《种太阳》的旋律中，走进核工业西南物理研究院的。那时的她，刚从四川大学金属材料工程专业毕业，考上了核工业西南物理研究院的研究生，年轻的心跟太阳一样明亮。

在研究生学习期间，李前接触到了“ITER”这个国际项目，认识到研发“人造太阳”的重要性。彼时，李前的研究生导师、院里老一辈科技工作者“择一事、终一生”的精神在李前的心中激荡。硕士毕业后，她便选择留了下来，一门心思搞科研。

这一留下，便已9年。李前爱读《居里夫人传》，从某种程度上来说，居里夫人是她的偶像。她觉得，现在条件好多了，自己也应该像居里夫人一样，为人类社会的发展进步贡献自己的光和热。

2017年底，核工业西南物理研究院历时多年研究的ITER“第一壁”半原型件率先制作成功，受到了国内外专家的高度赞扬。第二年一开春，李前和她的团队便进入了ITER“第一壁”全尺寸原型件的设计分析工作。很快，一道难题摆在了她们的面前：如果按照国际组织给出的模型，超冷却通道的激光焊接缝结构复杂，加工难度大，材料耗损多。是接受成熟技术，还是开发新技术？

“如果接受成熟的射线检测法，就意味着要增加3倍的材料成本、2倍的加工成本、8倍的检测成本，还有25%的盲区无法检测。可是，开发新技术，那是一条未知的路，没有先例，没有标准，没有经验，也没有参照。但不能因为没有先例，就不去探索、突破。”李前想到了超声检测，“这能大幅度降低检测成本，只是国际上对不锈钢薄壁窄空间焊缝的超声检测还是一片空白。”

李前飞到ITER总部，与国际组织的无损检测专家讨论采用新技术的可能性。专家们认为，射线检测是当前最适合、最推荐的方法，如果采用新技术，他们不反对，但需进行认证试验，并证明新技术的可行性。

一番交谈后，李前信心倍增。回到国内，她带领团队准备向新技术发起“攻坚战”。与此同时，有不少人质疑：超声检测只适合厚度10毫米以上的材料，而反应堆的很多零部件厚度都小于10毫米。

李前一门心思寻找着解决办法。从白天到黑夜，她带着团队成员们不知疲倦地查阅了大量文献。在不懈努力下，李前发现在超声检测中，有一种检测方式可以测表面。“尽管需要测的是全体积，但有总比没有好。到市面上寻找，根本没有在售的、可用的检测探头。”在这样的情形下，李前只得自己设计了一种新的探头。但由于加工难度太大，许多厂家纷纷将李前拒之门外，“好不容易联系到一家，说可以生产。满心欢喜地让对方制作，结果生产出来的产品达不到要求。”李前回忆道。

近乎失望之际，李前突然想到了居里夫妇提纯镭盐的故事。为了提炼出足以用于实验的纯镭盐，居里夫妇连续4年时间从8吨重的铀矿渣中提取了0.1克纯镭盐。当时的实验环境非常恶劣。在无人问津的废弃仓库里，居里夫妇整天和矿渣打交道，用铁棒搅拌大桶里的液体，还要给溶液加热，烟熏雾呛，劳累不堪。“现在的条件比居里夫妇那个时候不知要好多少倍！我们还有什么理由放弃呢？”李前说。

焊缝检测方案直接影响到“第一壁”的加工方案。检测方案未定，项目便无法正式开展。时间逼近，项目组的所有人都在等待李前的答案。

凭着一股和困难死磕的劲儿，李前从多种探头中找到了一个质量有保障的直探头，又设计了一个楔块，与厂家合作，将直探头改成了爬波探头。使用这个接近橡皮擦大小、凝聚了李前和团队近一年心血的爬波探头，再配合他们优化的缺陷识别方案，最终大大简化了原型件结构，既满足了检测质量的要求，又解决了检测空间受限的问题。

惊喜的是，李前和她的团队“另辟蹊径”找到的检测方法、设计的检测工具，实现了焊缝检测可达率99%的成绩，较成熟的射线检测可达率高了24%。这个自主创新研发的薄壁窄空间不锈钢对接焊缝的爬波检测方法，实现了超冷却蒸发器（HVT）焊缝的全体积检测，一举通过了ITER国际组织认证，为祖国的核聚变事业，添上又一抹荣光。

与不可能较劲

人们喜欢仰望星空，因为那里有想象力无法企及的地方。科幻作家可以任由思绪游弋在太空里，但对于一个科技工作者来说，这一切似乎算不得太浪漫。

从某种意义上来说，李前所仰望的“星空”，就是“人造太阳”ITER“第一壁”的一个个难题。铍具有良好的热导率、高温性能以及低的原子序数，是较为理想地面向第一壁的材料。铜铬锆合金具有较高的高温强度及优异的导电导热性能，是聚变堆常用的热沉材料。“第一壁”铍铜之间的连接方式为热等静压固态扩散焊连接，通过连接后可以综合两者的性能，获得优异的导热性及降低面向第一壁材料对等离子体的污染。

铍铜界面结合质量的检测方法，是超声检测。一般情况下，要做到铍铜之间100%的超声检测，是难以实现的。“主要原因有四点：一是铍与铜之间的声速及阻抗差异较大，造成正常界面回波与缺陷反射回波高度差异较小；二是铍瓦的尺寸极小，边缘部分缺陷检测难度大；三是声波只能从铍侧入射；四是铜底部为锯齿状结构，无底面反射回波作为参考。”李前说。

李前（中）和团队成员们在一起

为了这个100%，李前与她的团队与“不可能”较上了劲。在她看来，每一次科学的进步，都诞生于对“不可能”的超越。

李前又一次淹没在海量的文献里。她进行了大量的理论研究、仔细地思考着前人的一次次探索。理论积累完成后，她又逐项进行分析实验。对李前来说，每天的时间都不够用。“那段时间，基本管不了家里的小孩。每天都是凌晨5点起床，接着就坐公交车上班了。开车的话，我什么也干不了。坐在公交车上，就可以看书了。”李前说。

日复一日的研究、历经无数次失败，李前终于找到突破点。她提出用高频窄脉冲的超声纵波作为检测波，用相位法辅助识别缺陷，创造性地提出了最小波高法用于缺陷的定量，优化了铍铜检测方案，最终实现了铍铜连接界面的100%检测以及准确定量，提高了检测效率和精度。

“不可能”一下变成了百分之百的“可能”！李前赢得了鲜花和掌声。但在李前心里，这些鲜花和掌声，不仅仅是属于她的赞美，更是对无数中国科研工作者们求索精神的肯定。

“小我”与“大我”

李前

收获无数鲜花和掌声的李前，还是那么低调。“和我们院的‘大牛’比起来，我真的不算什么，我就是核工业大工程里的一颗螺丝钉，一个普通的科技工作者。”李前说。

铜合金是一种优异的热沉材料，但却不是良好的结构材料，ITER选用了目前在核工业中使用最多、工程应用最广泛的不锈钢作为结构材料。铜合金和不锈钢也属于两种异种材料，其主要是先制作复合板，然后再将复合板加工成需要的结构。

铜钢界面复合板，基本都是采用爆炸焊和热等静压固态扩散连接。所谓的爆炸焊，就是将两块金属板面对面间隔一定距离放置，最上面的板材上布置炸药，点燃上面的炸药，伴随着一声声爆响，两块金属板的焊接也在响声中完成。这种焊接方式，其实是利用炸药爆炸瞬间产生的巨大能量作为能源使金属产生塑性变形、熔化，并达到原子间结合的一种崭新焊接技术。焊接过程中，材料只产生极少量的熔化，过程中无需另外填充材料。人们焊接大型平板材料，通常都会采用这种焊法。

ITER“第一壁”中的铜钢既是承压部件，又是真空部件。两种环境都要求铜钢复合界面具有良好的结合强度、高强的连接致密性。这就要求铜钢界面除了要有较高的结合强度，还不能存在贯穿性的小缺陷，以防界面发生泄漏。

大的缺陷容易检测，小的缺陷却着实让他们头疼不已。李前与她的团队没有了退路。面对怎么也解决不了的新难题，李前往返于试验场与实验室之间。高强度的工作，让李前消瘦了很多。因长期睡眠不足，李前以前漂亮的大眼睛变成了熊猫眼。有时，坐在办公室里，李前也会因为压力太大，不自觉地唉声叹气。

其实，李前也想过简单的人生，偶尔去晒晒太阳散散步，在闲暇时去环游世界。可是，“小我”的愿望与浩瀚的“星空”相比，还是太微不足道了。

千磨万击还坚劲，任尔东西南北风。针对铜铬锆/不锈钢爆炸焊复合板界面为波状结合的特殊结构，李前巧妙地选择了合理的入射频率，使铜合金中的超声波波长与复合界面的波高一致，提出了波形对比法和相对波高对比法的超声检测缺陷评价方法。

经过检测试验，这种评价方法提升了复合板连接界面缺陷的检出率和检测精度，确保了铜钢焊缝的质量，保证了超声检测合格的铜钢焊缝顺利通过国际组织认证。

就在李前决定继续出发的那个瞬间，她内心的“小我”早已升华为“大我”。“到那个时候，世界每个角落，都会变得温暖又明亮。”在李前的心里，《种太阳》的旋律依旧响亮如初。（配图由成都市双流区工会提供）