攀登自主核能软件高峰

　　从1996年提出研发自主化中子学核能软件设想，到2016年软件用户覆盖58个国家，并在全球聚变、裂变等领域30多个大科学工程中获得规模化应用，从仅有两三人的小课题组，到五十余人的研发团队，中科院核能安全技术研究所研究员吴宜灿带领年轻的团队，不仅攀上了中子学理论与软件核能系统研发设计的高峰，而且使自主超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统（SuperMC）走向世界。

　　白手起家开新路

　　1999年，美国国会发布《考克斯报告》，攻击中国“窃取”美国中子学软件MCNP等。此后，美国在该软件上长期实行“封锁”，导致中国数万用户无法合法使用，利用该软件从事的商用行为也被追责，严重制约我国核电的长期发展。

　　当时，正在欧洲大型研究中心—德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）做访问学者的吴宜灿敏锐意识到我国发展先进中子学理论的战略意义和自主化软件的重要性。

　　十年后，国际核电市场风起云涌，竞争加剧。缺乏自主知识产权核电软件的中国核电在“走出去”时遇到障碍，软件自主化迫在眉睫。此时，吴宜灿带领的团队已经在改领域默默耕耘了十年。

　　团队创立初期，面临两大难题。一是科研经费不足，二是人少经验不足。

　　当时国内对核能软件研究的支持很有限，不得不“自筹经费、先期投入”。软件开发对电脑性能要求较高，当时添加一条64兆内存条要两三千元，这让团队捉襟见肘。在最困难的阶段，吴宜灿一近月底就犯愁，大家的绩效发不出来，不得不“借钱”度日。 此外，团队成员大都是在校研究生和刚毕业的年轻职工，缺乏对中子学理论研究与程序研发的积累和经验，课题组中比较熟悉专业的仅吴宜灿一人。而国际上早期的中子学软件，如美国的MCNP已经过40余年的发展，积累了大量经验，也构建了许多技术壁垒。研发经验不足和关键技术资料缺乏，成为摆在团队面前的另一道难题。然而，在对公开资料进行消化、吸收的基础上，团队持续进行技术攻坚创新。

　　但在最初一段时间，攻关艰难和进展缓慢像阴云笼罩着整个团队。“当感觉坚持不下去时，其实咬咬牙就挺过去了。”这是吴宜灿经常挂在嘴边的一句话，这句话是为了激励年轻人，更是他自己的坚守。在团队发展陷入窘境时，他身兼数职，既是为技术路线保驾护航的舵手，更是精神导师。

　　厚积薄发破封锁

　　通过对领域的深入剖析，团队成员对重点内容和核心问题有了较深刻的认识，并制定了“集中优势力量逐个击破”的战略和具体措施，紧紧围绕领域瓶颈问题，集中力量优先发展了中子学建模方法。之后，又原创性地发展了适应于新型核能系统的一体化中子输运理论方法，并在此基础上，研发出高精度中子输运计算“引擎”及智能化后处理程序，使团队工作实现跨越式创新。

　　梅花香自苦寒来。经过多年的持续努力和攻坚克难，团队实现了多个“首创”，引领了中子输运领域的发展。

　　针对传统的简化规则建模和复杂系统过程孤立的中子输运理论在复杂的新型核能系统中已不再适用问题，团队通过研究发现了系统内非规则分布对宽能谱、强各向异性中子输运的影响规律，进而发展了一体化多过程直接耦合的新型中子输运理论方法。该创新使大空间、全过程三维精准核辐射安全设计与评价成为现实。创新成果使团队成员在国际学术会议担任主席或联合主席10余次，受邀做主题报告40余次。团队发表的学术论文中有5篇入选国际基本科学指标数据库十年全球Top1%“高被引论文”榜。

　　2015年11月，以三位院士为组长的成果鉴定专家组评价，SuperMC总体达到国际先进水平。其中，复杂结构问题精准模拟计算能力及速度、用户友好性，达国际领先水平。国际热核聚变实验堆（ITER）中子学首席技术官、国际该领域知名专家Michael Loughlin评价团队工作“代表了近年来中子学领域进展的主要贡献”，并将团队誉为“国际中子学领域的引领性团队”。

　　2005年，“国际热核实验堆”ITER组织将团队研发的软件选为基准软件，并将其广泛应用于ITER核安全设计分析中，发现了ITER超导核热沉积和辐射生物屏蔽等核辐射安全设计缺陷，被ITER科技委员会列为“重要中子学问题”。相关成果被ITER官方报告及出版物引用 1800余次。此外，团队还受托作为主力建立ITER中子学标准模型。ITER国际组织明确要求：所有使用者发表相关出版物都必须书面致谢中国该项目组。

　　同时，SuperMC成功应用于自主三代核电“华龙一号”的核设计与安全评价中，为解决“华龙一号”核能软件自主化发挥了作用。