◎夏德昌聽寫馬佳整理。
1970年,根據有關檔案和計畫,五所三連(成立軍管公司,即原第四研究室和第三研究實驗室的一部分)承擔了釷(th)的研究工作,並於1970年底生產了1000公斤緻密金屬,用於製備827專案的零功率實驗的金屬釷元素。 這次任務從1970年2月持續到1971年6月,共持續了一年半。
夏德昌當時正值“文革”高潮,核五院大部分技術幹部被送到湖北幹部學校進行勞動培訓。 在此期間,軍管委的同志們覺得研究所的技術力量明顯不足,出面協調,技術人員下放速度放慢了。 後來,開發噸位金屬釷的任務被分配給了我。
1959年,蘇聯專家扎林堡與中國工作人員合影(左起第一位為夏德昌)。
在承擔這項任務後,我遇到了許多困難。 一是人才短缺,只能根據現有人員組建團隊。 然後是裝置問題,雖然二氧化鈾是在1960年生產的,但是在生產完成後,所有的裝置都被拆除了。 因此,從工廠到裝置的一切都必須從頭開始準備。
通過研究得知,當時世界上有兩條大規模生產釷的路線,一條叫做合金路線,即生產釷鋅合金的道路; 另一條是生產釷粉的路線,即粉末冶金之路。 總體來看,兩條道路的流程基本相同,主要流程為8 10。 具體到每個過程,有必要進行分析和比較。
關於釷,雖然過去只做過一些小實驗,但研究所裡還是有技術的。 我們生產了我國第一公斤鈾金屬錠,還生產了核純二氧化鈾和四氟化鈾,其中一些已經暴露在鈾中,如提取、脫水、冶煉等,應該說我們還有一點知識和生產經驗。 但釷與鈾不同,首先鈾的熔點比釷低,一般金屬熱還原,釷只能由釷粉製成,而鈾可以由緻密鈾製成; 其次,當從礦石中提取釷並分離時,還有228th,它的半衰期很短,很快就產生了一系列的後代,因此它比鈾更具放射性,需要更高的保護。 總之,釷有自己的生產工藝條件,鈾的知識和經驗可以借鑑,但不能完全依賴和應用。 這項任務的持續時間只有一年多一點,而且該過程的開發必須可靠。 根據我的工作經驗,我篩選了工藝流程和工藝引數。
在研究了中國現有的礦石和釷產品後,我考慮了上海躍龍化工廠的硝酸釷,該廠從獨居石中提取稀土元素,然後製備和密封了數百噸硝酸釷。 此外,還有二、二廠生產的高純度二次蒸餾金屬鈣。 在裝置方面,結合當時研究所的實際情況,由於鈾的經驗,一些裝置和材料基本可以使用。 這樣,主要原料和化學試劑就可以在國內供應,主要裝置可以通過改造研究所原有的鈾化合物生產裝置來獲得。
經過兩個月的研究,我們定期見面**。 如果走粉體技術路線,難度更大。 在我的建議下,計畫是走合金路線。
1970年2月,在技術路線選擇完成的期間,專案組只有十幾個人。 接下來,我們需要準備廠房和裝置,但我們無法組織一套設計團隊。 以每天生產36公斤釷為基礎,我們對提取裝置、反應堆等的尺寸和設計規模進行逆向研究。 一般情況下,先提出工藝條件和工藝引數,然後進行設計,但到那時,工藝帶設計就全部完成了。 如果能找到非標裝置,就能找到,如果實在需要做,就提出來,由機修廠加工。 據粗略統計,當時有200多台裝置,非標裝置佔55%。 這個數字不錯,還有點老底,75%的舊可以修復,25%需要處理。 標準裝置需要購買,有的因為沒有訂單,不能一下子全部購買,所以就借用了,電弧爐是得知北京冶金中試廠有一台臨時不用的老舊真空電弧爐後借來的。
在我們設計加工的非標裝置中,印象最深刻的是坩堝爐,它外面是桶形鋼殼,裡面是耐火材料。 這些耐火材料需要嵌入表面有曲率的鋼殼中,同時還要為放電加熱絲留出凹槽。 這個設計屬於異形的,沒地方買,於是鍾有棠和我用砂輪把耐火磚切成異形,然後在中間切一條溝,把熱線放出來。 我們倆一塊一塊地切割,然後劃出乙個弧線,一共做了近千塊異形材料。 電阻絲的設計是機器修理廠的朱寶康。 這個爐子已經工作了將近乙個月。
考慮到生產過程中放射性水平會比較高,我們採取了排氣措施,一是區域性排氣,在放射性比較高的地方,如提取和還原,增加區域性排氣; 還有整體排風,採用相關通風標準,每小時12次。 現在看來,這還不夠,當它投入生產時,車間內空氣中的放射性水平超過了允許水平的2或3倍。
經過大約半年的準備、加工和安裝,第一次真正的生產是在1970年10月26日。 這時,在學校工作的人被調了回來,生產人員都配套了。 據我統計,有65名生產操作人員,加上其他配置,如機修店、**和食堂等,共計100人左右。
在生產過程中也存在一系列大大小小的問題。 面對這些問題和困難,大家積極思考對策,沒有退縮。
第乙個問題是濕法工藝得到的水合四氟化釷乾燥後容易結塊,結塊還是比較硬的。 對此,我們在過程中專門設計了人工碾壓破碎工序,每班安排2人,三班輪流處理。
二是由於鈾的熔點比釷低,鈾可以直接用金屬鎂帶點燃冶煉,而釷鋅合金的熔點為1200,鎂帶的溫度不夠,所以材料必須預熱。 預熱確保四氟化鈾和氯化鋅的含水量達到最佳,減少生產過程中的飛濺。
夏德昌(左二)與蘇聯鈾溼冶專家合影。
三是電弧爐冶煉,前13爐不形成金屬錠,或孔或豆腐渣。 我們報告了我們遇到的問題,並希望上面派人來指導我們。 當時核燃料局負責冶金的總工程師來看了,鼓勵我們:“沒關係,按照你的計畫,再試幾遍就出來了! “我們希望他在某件事上指導我們,他說不,你可以做到。 直到第14爐,才生產出直徑為100公釐的普通鑄錠。 因為錠的表面不是很漂亮,所以被稍微刮了一下,真正交給827專案的釷錠直徑是98公釐。 自14號爐以來,再也沒有出現過不合格的釷錠,經過8個月的生產,共生產了875公斤錠,約60窯。
釷錠的純度可以說已經達到了核純度,為9999%以上。 從資料來看,從硝酸釷到氟化釷,以及鈾的核純度比,所有元素都達到了同一水平。 1972年,釷錠研製任務完成一年後,我參與了釷錠標準的制定,當時考慮到釷的研究才剛剛開始,過去沒有基礎,分析水平也低了一點,所以標準比鈾低。
雖然我們缺乏研究基礎,但經過大量的研究、思考和實踐,我們不斷嘗試在技術上改進和創新。
首先,它直接被氫氟酸反萃取,比美國人領先一步。 它們被製成草酸釷乾法生產四氟化釷。 對我們來說,走旱路的實驗條件稍差一些,所以我們選擇了四氟化釷走溼路。 在焊接過程中,為了避免火花,我們採用惰性氣體-氬氣法進行焊接。 為了減少廢水,我們還在工藝上做了乙個小小的改進。
其次,在任務的執行中,我們不僅對很多舊裝置進行了清理改造,還設計、加工、製造了大量的非標裝置。 例如,在鈣熱還原階段,我們在美國人的基礎上設計了一種預製的反應炸彈襯裡。 這種設計起到保溫和保護的作用,使釷鋅合金成型率高,無襯裡塌陷,容易與絕緣材料分離,提高了良品率,同時易於製作,合金鑄錠易於解除安裝。 最後,我們向建材部材料研究所提供了設計思路,他們協助選材成型,製作了釷錠專案最重要的裝置之一——帶有預製襯裡的反應彈。
成果的取得是大合作的結果,大家齊心協力,圓滿完成任務。 當時,研究所調集了多個部門、技術要人,人事部從幹部學校調來了200多人,其中近一半致力於釷錠開發任務; ** 分公司全方位執行採購; 整修廠全心全意致力於舊裝置的清洗改造,製造非標裝置等。 從研究所到科技部投入了大量的人力物力。 我數了一下,其中70%是從幹部學校回來的,夫妻倆有9對,工人有8人。 他們工作積極,技術兢兢業業,精益求精,努力工作,堅守崗位,即使劑量高也不提離開。
特別是電弧爐,是借來的,久久沒用,生鏽了。 我還記得,當時做這項工作的人有莊海星、周小龍、於奎、田少山、陳延平。 準備的時候,他們用砂紙擦拭爐子,出來的時候,臉色紅白髮,給我印象特別深刻。 在生產過程中,這裡是產生氣溶膠的地方,用量比較高。 電弧爐在冶煉過程中大約有1700個,產生弧光時有粉塵,氬氣通過後,慢慢細分,沉入爐內。 到了需要清洗裝置內部的時候,他們都進去坐在裝置裡清洗,尤其是周小龍。 她的父親是四號廠的廠長,後來又是二號機械部的副廠長,她從不抱怨做這些工作。
(夏德昌,1931年2月出生,1956年9月畢業於中南礦冶學院冶金系。 1956年1958年在北京大學物理研究室、北京有色金屬研究所專家工作組工作。 1958年任北京市第六研究所第二機械部第四研究室技術員。 1970 年 2 月1971年6月,擔任噸位高純緻密金屬釷生產的專人。 1973年任北京市第五研究所(核工業化學冶金研究所前身)第四辦公室副所長。 1983年任北京第五研究所第三研究室主任。 1987年10月被評為北京核工業化學冶金研究所冶金加工研究室研究員級高階工程師。 1985年10月9日被評為核工業部部級勞動模範(享受**特殊津貼),1991年4月退休。 )
*:2020.11.11 中國核工業微信公眾號。