周翀：核反应堆“玩”家的取舍
周翀：核反应堆“玩”家的取舍
参加“中国科学院三八红旗手”表彰会那天，上海应用物理所研究员周翀第一眼就被院机关大楼前台大厅悬挂的巨幅油画吸引。
那幅名为《献给敢于攀登科学高峰的同志们》的作品中，画面描绘了层层叠叠直插云霄的雪峰，山脚下，几个豆粒大的身影正仰望峰顶，准备攀登。
“那一刻很有触动。”周翀告诉《中国科学报》。
从2013年博士毕业加入上海应用物理所钍基熔盐堆团队，到熔盐堆首次临界、首次满功率运行、全球首次熔盐堆加钍实验，再到站在这幅油画前准备领取荣誉证书。周翀觉得自己和团队像极了油画中那些站在雪山脚下的人——同样面对一座座无人攀登过的高峰，同样身影渺小但目标清晰、意志坚定……
《献给敢于攀登科学高峰的同志们》。周翀摄
周翀在熔盐堆整体实验装置缩比仿真堆前。受访者供图
挑战：“别人在读研，我们上小学……”
钍基熔盐堆是第四代核能系统国际论坛（GIF）提出的6种堆型之一。它容易实现“钍-铀”循环，是国际公认最适合钍资源利用的反应堆类型。但其技术成熟度低、研究基础薄弱、实现难度极大也是行业共识。上世纪中期，美国橡树岭国家实验室曾做过相关研究，后因多种原因被迫中止。
我国钍资源丰富，已探明钍资源储量位居世界第二。如果攻克钍基核能问题，不但我国核能可持续发展问题迎刃而解，甚至未来全球能源格局都将改变。2011年，中国科学院立项研究钍基熔盐堆时，却面临没有可引进技术基础、没有成熟计算工具、没有可借鉴工程经验的“三无”困局。
反应堆像个“大炉子”，核燃料在“炉子”里燃烧，产生热量来发电、制氢。在钍基熔盐堆中，核燃料通过裂变链式反应发热，热量需要通过数个相互“嵌套”的熔盐冷却系统安全导出、高效利用。此外，核反应停止后，核素衰变产生的热量也必须顺利排出，从而保证反应堆的安全。因此，反应堆及其冷却系统的热工流体力学设计也成为钍基熔盐堆项目的关键环节之一。
钍基熔盐堆热工流体力学设计团队负责人周翀介绍说，钍基熔盐堆的核燃料溶解在熔盐中，属于液态燃料，这和其他采用固态燃料的堆型完全不同。熔盐既是产热的燃料，又是传热介质，还要作为冷却剂为结构材料降温，这让钍基熔盐堆热工流体力学设计充满挑战。
周翀毕业于上海交通大学核科学与工程学院，她的老师和同学多在核工业领域工作，其中不少从事反应堆研究。但提到钍基熔盐堆，真正了解的人寥寥无几。
“不同堆型从课本上学到的理论，以及国内外核工业界对技术的认知深度完全不同。”周翀说，“和其他堆型的技术积累相比，人家已经在上研究生的课了，我们还处在小学阶段，而且我们连现成的课本都没有。”
正因如此，钍基熔盐堆项目在基础研究、技术攻关与方案选型阶段就花了七八年时间。2017年夏，实验堆设计方案确定下来。直到此时，不确定性依然是研究团队心头挥之不去的阴云。
“很长一段时间里，外界不知道我们在干啥，少数知道我们在干啥的也不看好我们，觉得根本做不出来。”周翀补充说，“比漫长孤独更难熬的是自我怀疑，最终结果出来之前，不确定因素很多，没有人知道最后能做成什么样。”
实验堆设备安装阶段，周翀在安全容器内跟踪设备安装情况。受访者供图
攻坚：无论谁在台前，背后都是团队的托举
2023年6月7日，实验堆运行许可证获批。同年10月11日，反应堆首次临界。随后，功率提升的重任交到了周翀手中。
这是一场持续8个月的攻坚战。每次功率提升实验只有三五天，但筹备工作却很漫长。在实验过程中，问题经常比目标功率更早出现。设备、系统、参数一旦出现异常就要停下来排查、维修、测试、改进。通过6轮实验，他们将核功率从0一步步提升至100%（满功率）。
那段时间，周翀常在早班车上写PPT，简要的晨会汇报后，上午8点多进入主控室工作，直到晚上快11点才能回到驻地，稍事休息后，当天的实验数据传来，她和团队又开始计算、分析，处理完数据通常已是后半夜。
“功率提升要求反应堆24小时连续运行和值班，我们‘连轴转’都是常态。”周翀回忆说，“但那时候并没觉得特别累，那种紧张和专注会让人进入忘我状态。”
钍基熔盐堆是个复杂的大系统，核能设施又有严苛的安全要求，每台设备、每套系统都不能出一丁点问题。尽管功率提升由热工流体力学团队牵头，但反应堆运行期间所有专业系统都要在现场提供保障。当时各系统的问题“此起彼伏”，一个系统出问题，相关团队会冲到前面，其他全力在后面“打掩护”。这种有共同目标，解决共同困难的碰撞让大家对技术问题的理解和认知趋向一致，也让团队有种“一起踏踏实实地往前走”的感觉。
“每获得一组实验数据，解决一个技术问题，来自物理规律的确定性反馈和问题得到解决的肯定支撑我们坚持下来。”周翀说，“钍基熔盐堆项目离不开任何一个专业、任何一个人。无论哪个专业站在台前，背后都是整个团队的合力托举。”
周翀在主控室。受访者供图
自豪：没几个人能“玩”反应堆
2024年6月17日，钍基熔盐实验堆首次满功率运行成功，标志着我国在没有方法、没有工具、没有设计体系与能力的情况下，通过十几年艰苦努力，把这件事情做成了。
“钍基熔盐堆功率提升过程中，反应堆怎么控制，系统怎么升温、升负荷，参数调到什么水平，操作指令与流程都是我们自己确定的。”周翀说，“我国自和平利用原子能以来，真正能有机会设计和决定核反应堆如何运行、操纵核反应堆系统做实验的人不多。所以我们觉得非常幸运，能成为站在一群人肩上‘玩’反应堆的人。”
每次功率提升，研究人员要进行一系列计算分析和预测，然后通过实验验证，利用实验结果去修正下一个功率目标的预测分析。
“研究越扎实，实验数据越多，后面的预测就越准确。最后我们基本上能以很小的偏差预测出下一个‘功率台阶’的参数，也能推断出什么时候能达到设计指标。”周翀说。
选择：人生没有平衡，只有取舍
2025年11月，全球首次熔盐堆加钍实验成功并获取数据的消息被媒体报道，沉寂了十几年的钍基熔盐堆团队开始被公众“看见”。
从最初的基础研究、技术攻关、堆型设计，到实验堆安装、调试、临界、功率提升，十几年时间里，钍基熔盐堆研究团队没有论文、无人知晓、不被理解。但他们已经习惯了以10年为研究单位，默默无闻，埋头钻研。
调试和功率提升阶段，周翀带领的热工流体力学团队要分批到基地驻场。那时周翀的孩子刚上小学，连续4年，她不能在开学时陪在孩子身边。
“每学期开学的时候我都想给孩子包个书皮，孩子爸爸包的书皮皱巴巴的，我很嫌弃。”周翀笑着说，语气里藏着愧疚。
谈及家庭和“母职”角色缺失，谈及团队被出差切割得七零八碎的生活，周翀感慨，“平衡其实不存在，大家能做的只有取舍。”
“这种经历也是难得的。”周翀说，“如果能换来从事开创性研究的机会，我愿意付出这样的代价。”
当掌声响起、鲜花盛开，周翀和团队的身影已经远去。2024年6月实验堆满功率运行成功后，他们已经锚定了新的目标——30兆瓦熔盐堆。
“好像又回到2017年夏天（实验堆设计方案确定时）的状态，我们要不断拿出结果、推翻重来、突破新认知。”周翀说，“但这次不一样，我们已经完整地走过一遍。我知道自己目前在哪里，面对的是什么，未来要去向何方。”
回首来路，周翀将其总结为“问题、时间、同伴、选择、抵达”几个关键词，也坚信这是团队未来力量的源泉。
“钍基熔盐堆把我们锚定在热工流体力学这个科学问题上，我们选择了这个方向，走一条无人知晓、没人相信能走通的路。”周翀说,“我们相信，就像油画中那群攀登者，只要做出选择、不懈努力，经历时间的磨砺，最后终将抵达。”