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汤彬为铀而生澎湃在线

来源:温得和克 时间:2023/4/7
                            

封面人物汤彬

四十年来同一梦

荒郊野外,风餐露宿,岩石嶙峋,杂草丛生,走在深一脚浅一脚的崎岖山路上……深刻的记忆是一种奇妙的镜像。时至如今,在东华理工大学副校长汤彬教授的梦境中,还时常会出现自己当年在野外随队勘探铀矿时的情景。那个时候,他还是个年轻小伙子,总是一马当先地冲在前面。当手中的伽马仪从有节奏的“嘎巴、嘎巴”声变为急促的“嘎嘎嘎嘎”声时(代表探测到岩石里存在铀元素),他便难以抑制住自己的兴奋。

这种兴奋的劲头,往往在汤彬从梦中醒来之后许久也难以散去,这是他青春岁月里难以忘怀的一种印迹,已经深深地铭刻在他的骨子里。一辈子只为一件事!从当年风华正茂的小伙儿到如今已经年近花甲的“老将”,从20世纪80年代由老前辈们带领着一路摸索到如今自己成为团队的“定海神针”,而指引着后来者们向前钻研,四十年来同一梦,汤彬为使我国甩掉“贫铀少铀”的帽子,一直在我国钻孔快速探铀的核勘查技术体系创立、大型/超大型铀矿从无到有的重大突破与铀资源增储、民用核技术产业发展壮大的道路上风雨兼程,砥砺前行,走出了一条铀矿勘探技术的精进之路。

汤彬

铀是一种稀有金属,由于其核裂解时能释放出巨大的能量,从而成为核武器的主要原料,是国防军工和核能发电不可缺少的战略资源,关系到一个国家的国防安全和经济发展。正因如此,铀矿勘探和开发一度是比较敏感和机密的话题,早些年间,一谈到“铀”,甚至会用“有用金属”或者神秘字母来代替。

找铀矿难,给铀矿定量更难,这在当时是业内公认的事实。20世纪80年代以前,当时的技术与设备只能判断一个地区是否藏有铀矿,至于储量多少则无法采用计算机实现现场定量。据汤彬回忆,当时国内勘探铀矿的场面基本是这样的:勘探队将矿石样品送进随队而建的化学分析室,等到实验室分析出结果,再告知勘探队。这一过程需要一到两个星期。他说:“受此制约,我们国家找到一个铀矿,再把储量算出来的话要少则3.5年,多则10余年,而更深层次的影响是,对于我国地下究竟蕴藏着多少有望开发的铀矿产资源量缺乏快速的评估手段。”

究其原因,汤彬表示:“是早期我国铀矿定量主要依赖钻孔岩芯化学分析法,该法难以回避钻孔取芯效率低、矿样分析周期长、边界圈定误差大、铀矿定量成本高‘四类缺陷’,即便在引进苏联γ测井平均含量法之后,铀矿勘探人员仍然受到该法的‘三种不能’困扰——不能细分矿层、不能区分非矿夹层、不能现场铀矿定量。而同期,美国等发达国家采用的GAMLOG法关键技术和仪器设备则对我国进行着严密的封锁。”

铀矿对于一个国家的战略发展具有不言而喻的影响。所以,自主研发快速、经济、准确、实用的铀矿定量现场方法及其相关的核辐射探测关键技术,对于甩掉“贫铀国”的帽子、保障核安全具有重大意义。如果不能解决这些方法技术上的瓶颈,就意味着我们改变不了被别人“卡脖子”的窘境。

汤彬对此看在眼里,急在心中。为解决这一技术性难题,缓解被动局面,提高我国铀资源储量,汤彬和他的团队历经了30余年的持续攻关,克服了无数个艰难险阻,在可借鉴经验非常有限的情况下,一点一滴在自我摸索中研发出铀矿勘查的核辐射探测技术,还将该技术广泛应用于环境辐射检测、核应急等领域,在一定程度上解决了我国快速铀矿勘探、准确铀矿定量的技术性难题。

“医用的辐射探测可以将看不见的东西变成看得见,如用X光给人体拍片。钻孔探铀的核辐射探测是给钻孔周边的岩石‘拍片’,将地底下看不见摸不准的铀矿变成看得见,还能知道铀的含量和分布。”汤彬用了这样一个形象的总结,“我们虽然在时间上比发达国家晚一点,但在技术突破上尽量往前赶,并且要具备自己的特色。”

合作团队合影

汤彬团队的创新性研究成果之一,基于钻孔γ辐射总量及全谱的铀矿定量分层解释理论与方法技术,就是在钻孔中用γ射线给岩石“拍片”,它可逐点解析沿钻孔轴线的地层岩石铀含量分布,可替代确定铀含量的钻孔岩芯取样与化学分析等常规方法,解决了利用测井结果快速定量和准确评价矿产资源的世界性难题,对估算我国铀资源储量,提高铀矿勘探效率,节省铀资源定量成本有重要意义。目前,基于γ辐射总量测井的五点式反褶积分层解释技术已成为我国铀矿定量的标准方法,该方法被国家核行业标准《γ测井规范》(EJ/T)采用达20余年。

“通过项目的实施,打破了国外封锁,创立了我国独有的铀矿定量体系,研发的系列核心技术与成套仪器设备填补了多项国内空白。”汤彬说,通俗点讲,通过普及这项技术,如今在野外勘探地已能现场实现即时判断出此地是否藏有铀矿,还可计算铀矿储量。

今日的铀矿勘探,只需将一根内置电路板和探测器的钢管用电缆连接吊入钻孔井内,通过铀矿释放射线的原理寻找铀矿,地面的工作人员就能根据地面仪器显示的实时数据判断出铀矿的深度和规模。“这个过程如今可以用分钟计!”汤彬表示,如此一来,就省去了随队建实验室,也不需再花费一两个星期的时间苦等分析结果。自分层解释方法被确定为我国铀矿定量的标准方法以来,我国新增的2/3以上铀资源储量估算已全部使用了该方法,相关的配套技术与设备还在国防及重大工程中被广泛应用,产生的节支总额近百亿元之巨。

另外,汤彬团队还首创了有限面源替代无限面源的大型γ辐射仪校准方法,创建了地表不同高度的天然核素比活度与环境辐射剂量率的换算方法及换算图表等关键技术,解决了地面校准大型γ辐射仪的世界性难题;创立了氡室氡浓度动态稳定的辐射测量模型,研建了“Rn/Tn混合”“一源多体”等氡室/钍射气室计量标准装置,制定了新的《测氡仪检定规程》,建立了核行业与社会公用氡计量标准,并独创了高压电晕放电氡子体采样方法,解决了瞬时测氡技术难题。

汤彬和团队还针对核与辐射安全备受

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