中国首张《稳定原子核图》填补核物理研究空白

时间： 2025-07-24 08:17:49 阅读：300

科研背景：从零起步的自主探索

20世纪80年代，我国核能开发进入关键阶段，但基础研究领域仍依赖国际数据。国际上关于稳定原子核的研究虽已有成果，但数据分散且存在版本差异。王昱应与任永亨在参与山西地方工业项目时发现，国内核工程技术人员常因缺乏统一核素数据手册而影响效率，由此萌生自主编制图谱的想法。

技术突破：287种核素的系统化整合

《稳定原子核图》采用二维坐标体系，以质子数（Z）和中子数（N）为轴，标注每个核素的质量数、丰度、自旋等参数。相较于传统表格，图谱首次实现以下创新：

1. 可视化呈现：通过色块区分稳定区与放射性区域，直观展示核素分布规律；
2. 多维度数据集成：将原本分散的核素性质整合为“一图查询”模式；
3. 工程适配性：增加半衰期、裂变截面等工程应用关键指标。

代表性核素数据示例：

研发历程：基层工程师的十年攻坚

王昱应（潞安矿务局）与任永亨（山西电机厂）自1979年起利用业余时间开展研究。由于缺乏实验设备，二人通过以下途径完成数据采集：

• 文献溯源：系统整理1950-1985年全球发表的核物理实验报告；
• 交叉验证：对争议数据采用“三源一致”原则筛选，例如通过比对美国BNL、苏联JINR和西欧CERN的实验结果确定钚-244丰度值；
• 工业实践反馈：将煤矿辐射监测数据反向推算至核素稳定性参数。
  项目后期得到中国科技大学技术团队支持，实现从手稿到出版级绘图的转化。

应用价值：从基础研究到工程实践

该图谱出版后迅速成为多领域参考工具：

1. 核电站设计：大亚湾核电站利用图谱优化燃料棒富集度计算，使初期装料成本降低12%；
2. 医学应用：北京协和医院据此开发钼-99/锝-99m发生器，推动国产同位素医疗设备研发；
3. 国防创新：为“两弹一星”后续工程中的中子源设计提供数据支撑。
   1990年，国际原子能机构（IAEA）将该图列入《核数据参考手册》增补附录。

历史坐标：自主创新传统的延续

《稳定原子核图》的诞生，延续了1964年原子弹研制以来的技术自主化路径。其编制方法论直接影响后续重大工程：

• 2006年“锦屏地下实验室”建设中，采用类似的核素筛选模型排除环境本底干扰；
• 2012年ADS嬗变系统研发时，依托该图谱建立长寿命核素数据库。
  王昱应团队在完成首版图谱后，持续20年发布修订版本，最终形成包含3145种核素的《全核素性质手册》，相关成果获2001年度国家科技进步二等奖。