在蘇州熱工研究院有限公司(以下簡稱“中廣核蘇州院”)的先進光學(xué)實驗室里,一束激光精準(zhǔn)聚焦在金屬試件表面,屏幕上跳動的光譜與聲譜曲線,宛如材料的“生命密碼”,細數(shù)著其內(nèi)部不為人知的秘密。

操控這束“光”的,是國家重點研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目負責(zé)人、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”入選者、2025年中廣核青年標(biāo)兵杭玉樺。這位戴著黑框眼鏡、眼神明亮的工學(xué)博士,正帶領(lǐng)一支平均年齡不到30歲的年輕團隊,在激光檢測技術(shù)的空白領(lǐng)域奮力開拓。
遇光燃夢
“我知道自己該去哪里了”
杭玉樺與光的緣分,始于他大學(xué)求學(xué)期間。2009年夏天,對精密儀器滿懷好奇的他,在實驗室首次目睹耀眼電弧,那神奇景象恰似科幻小說《球形閃電》中的場景,瞬間點燃了他探索光的熱情。
2018年博士畢業(yè)時,杭玉樺面臨高校與企業(yè)的選擇。彼時,中廣核蘇州院正籌建先進光學(xué)實驗室,致力于破解工業(yè)領(lǐng)域的檢測難題;當(dāng)?shù)弥耸潞螅麛嘞露Q心:“我知道自己該去哪里了”,隨后投身核電科研領(lǐng)域。
初到中廣核蘇州院時,激光檢測領(lǐng)域在國內(nèi)才剛剛起步。杭玉樺沒有遲疑,立刻牽頭組建起年輕團隊。從采購第一塊光學(xué)鏡片開始,他帶領(lǐng)團隊親自動手,一步步搭建起基礎(chǔ)實驗平臺。團隊早期成員朱斌回憶:“杭博士有個習(xí)慣,每天下班前都會在實驗室里踱步,目光落在滿地零件上靜靜思索,那神情仿佛在跟這些零件對話?!闭沁@份近乎癡迷的專注,為后來的技術(shù)突破悄悄埋下了伏筆。
追光攻堅
“外國人做到8米,我們就要做到10米”
輻照高溫環(huán)境堪稱 “死亡禁區(qū)”,傳統(tǒng)檢測設(shè)備根本無法靠近。對此,杭玉樺立下明確目標(biāo):“外國人能做到8米,我們就要做到10米!”隨后便帶領(lǐng)團隊開啟了漫長的科研攻關(guān)之路。
團隊首先面臨的核心難題,是如何將激光精準(zhǔn)聚焦到10米外的材料上,同時穩(wěn)定收回光譜信號。“這就像用高射炮打蚊子,必須做到分毫不差。”杭玉樺用一個形象的比喻,點出了任務(wù)的難度。面對這只“攔路虎”,他們創(chuàng)新設(shè)計出兩套相互耦合的電動調(diào)節(jié)望遠鏡系統(tǒng)。經(jīng)過500多個日夜的反復(fù)調(diào)試,名為SRLIBS-20的望遠鏡式激光誘導(dǎo)光譜裝置終于問世,首次在模擬核島環(huán)境中,成功穩(wěn)定傳回13米外材料的特征譜線數(shù)據(jù)。

后來某核電廠的一次實戰(zhàn)檢測中,常規(guī)方案完全行不通,人工檢測又存在風(fēng)險。彼時,SRLIBS-20雖已通過實驗室驗證,卻從未經(jīng)歷過實際環(huán)境的考驗。時間緊迫,杭玉樺帶領(lǐng)團隊制定方案、校準(zhǔn)參數(shù)、準(zhǔn)備防護備件,完成了準(zhǔn)備工作。

檢測現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜,首要解決的是樣品的非接觸翻轉(zhuǎn)與固定問題。“要讓樣品像坐‘過山車’一樣動起來!”杭玉樺的一句話點醒了眾人,團隊立刻著手設(shè)計、加工滑軌,不僅完成了樣品翻轉(zhuǎn)與預(yù)試驗,還成功攻克了固定難題,一舉創(chuàng)造了國內(nèi)核電領(lǐng)域的兩項“首次”,更將檢測時間從傳統(tǒng)方法的72小時大幅縮短至4小時。
此后三年,團隊帶著迭代升級的設(shè)備,陸續(xù)為多個核電基地提供服務(wù),截至2025年已順利完成11輪大修任務(wù)。而那次實戰(zhàn)經(jīng)歷,也讓杭玉樺團隊開始反思設(shè)備便攜性的重要性,他們迅速召開“問題分析會”,杭玉樺直接在白板上寫下核心需求:“要把250公斤的‘大胖子’改成‘輕騎兵’,開發(fā)便攜式設(shè)備!”

“瘦身”過程中,原有傳統(tǒng)望遠鏡式結(jié)構(gòu)雖射程遠,體積卻過大。杭玉樺提出改用光纖傳輸激光,卻遇到了高能激光易燒毀光纖芯的新難題。團隊先后嘗試20多種光纖材料,均以失敗告終,直到有人想到:“把激光脈沖寬度壓縮到納秒級別,就像把連續(xù)水流變成細小水滴,既能減小對光纖的沖擊力,又不會減少總能量?!?/font>
接下來的一個月,實驗室徹底變成了“戰(zhàn)場”。團隊成員輪流測試,最終成功將設(shè)備重量降至12.64公斤。“現(xiàn)在一個人拉著行李箱就能帶著它出發(fā),現(xiàn)場工人都親切地叫它‘激光聽診器’!”團隊成員蔡振自豪地說。更令人驚喜的是,光纖傳輸技術(shù)還讓檢測距離實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍——從之前最多13米提升到50米,就像給激光裝了“延長臂”,能輕松夠到以前根本夠不著的檢測區(qū)域。
逐光致遠
“差5%就是天壤之別,必須突破!”
解決了 “能檢測”“易操作” 的核心問題后,杭玉樺又將目光聚焦到 “測得準(zhǔn)” 的更高要求上。在國際領(lǐng)域,激光光譜法普遍被認定為“半定量”技術(shù),其檢測精度最高僅能達到 85%;但核電廠這類關(guān)鍵場景,對檢測精度的要求至少要達到90%。“差5%就是合格不合格的天壤之別,必須突破!” 在團隊會議上,杭玉樺語氣堅定地強調(diào)。
團隊從誤差來源入手,分析上萬組實驗數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),誤差主要來自環(huán)境光干擾、材料表面狀態(tài)差異、儀器噪聲。針對這些問題,他們提出“激光多維度檢測”創(chuàng)新理念:“只聽聲音分不清鋼琴和電子琴,既聽聲音又看按鍵就能精準(zhǔn)識別。我們要讓激光同時采集光譜、聲譜信號,用多維數(shù)據(jù)消除誤差。”

新挑戰(zhàn)隨之而來:不同材料的光譜、聲譜特征差異大,如何建立統(tǒng)一分析標(biāo)準(zhǔn)?杭玉樺提出大膽計劃——建立核電廠金屬材料數(shù)據(jù)庫:“就像醫(yī)生需要病歷庫才能準(zhǔn)確診斷,我們也要有‘材料病歷’?!?接下來三年,團隊化身“數(shù)據(jù)礦工”,采集602種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的光譜、聲譜數(shù)據(jù),每種材料都在不同環(huán)境下反復(fù)測量。數(shù)據(jù)庫建成后,檢測精度實現(xiàn)“三連跳”:從85%提升到90%,再突破95%。
2024年,團隊帶著這項激光多維度檢測技術(shù),在第十八屆“振興杯”全國青年職業(yè)技能大賽中一舉斬獲金獎。
如今,杭玉樺不僅專注于前沿科技研發(fā),還常常鼓勵團隊里的年輕人從一線實際需求中挖掘科研選題。深夜的中廣核蘇州院實驗室里,那束始終明亮的激光,不僅照亮了實驗臺,更藏著青年科研人對安全的執(zhí)著堅守與對創(chuàng)新的滾燙熱忱。杭玉樺和他的團隊,正以青春的銳氣與長久的堅守,讓這束守護核電安全的“光”,在創(chuàng)新征途中越照越遠。