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20世纪60年代至80年代海水提铀研究实录

发布时间:2021-05-14浏览:148次

采访对象:陈邦林

采访人:徐晓楚、吴雯

采访地点:华东师范大学化学系

整理人:徐晓楚

    所谓海水提铀,是制备合适的吸着剂,利用海洋的潮汐水动力条件使吸着剂与海水充份接触,将大海中的铀提取出来,然后制得核纯度的铀化物,再把经过解吸后的吸着剂,再次放置到海水中进行吸铀,如此反复作用。

              对于20世纪的大国而言,原子能科学是涉及国家安全与长远发展的最重要科学领域之一,而作为原子能科学、原子能工业中主要原料的铀也被视为最重要的战略资源之一。我国铀矿品位低的较多,开矿过程中,要产生很多放射性废物、废气、废水等,这些废弃都留在矿区,一定程度上形成对周围的人畜健康和环境污染的潜在威胁,留下较多隐患,至今仍是世界性的问题。而海水中含铀总量达40亿吨以上,比陆地上总储存量超过2000倍。在60、70年代,英国、日本、联邦德国等国都着手对海水提铀进行探索,日本至今还在这方面探索,我国也组织过海水提铀的研究。60年代,由华东师范大学“海水提铀课题组”负责的海水提铀工作,取得了具有先进水平的成果,在1978年3月获得全国科学大会重大科技成果奖、国防科委重大成果奖,并多次得到上海先进集体的嘉奖。负责人陈邦林教授,受到国防科委、国家经委、国家计委、国家科委的四部委联合嘉奖、以及国家科委与国家教委的两部委联合嘉奖。

              海水提铀工作是如何起步的?起步伊始就遭遇了文化大革命,课题又是如何在冲击与混乱中持续前进的?带着这些问题,我们来到华东师范大学化学系,采访了当时担任海水提铀的项目负责人、海水提铀项目全国协调组组长的陈邦林教授。  

缘起:去向海洋要铀

     在50年代的国际形势下,新生的共和国迫切需要加强国防建设。按照陈毅副总理“要大力发展原子能”的指示,当时由第二机械工业部、中科院、北京大学、清华大学等牵头组织起各种原子能知识的学习班、研究班。从全国选调一些科技人员,到中关村等地学习原子能有关知识。1956年从华东师范大学化学系毕业的陈邦林同志在这种形势下进入北大物理研究室学习(其后改为原子能系,后来又改名为技术物理系,再后因原子能事业不景气取消了这个专业,现阶段因要发展核电又将恢复这个专业)。在学习期间还担任过学员党支部书记,也参加了苏联在华的原子能展览会交流工作,对核科学体系有了较为全面的了解。

     由于中苏关系的变化,我国更需要自力更生地开发更多的铀资源。在加强地质勘探开发的同时,中国的核科学家们也开始寻找其他途径获取铀。当时,北大徐光宪教授(现为中科院院士)在课堂上讲授核导论课程时提到,海水中的铀比陆地上多几千倍,认为这是一个值得注意的方向,引起了陈邦林的兴趣,于是开始了艰苦持续的海水提铀探索。

    海水提铀工作靠的是国家需要、领导支持、师生共同努力。60年初,陈邦林同志回校后按当时任党委副书记王华同志的指示着手筹建放射化学专业,当时,在校长孟宪承“高师应当从提高教学质量与提高科学水平角度而言,向综合大学看齐”的定位下,华东师大强调学校的教学科研不但要向复旦、交大这些好的的综合大学看齐,还要追踪当时世界各国科研前沿的情况,在此基础上确定学校的发展方向。校党委副书记王华与陈邦林谈工作安排时就强调华东师大也要搞高精尖的科学,主攻方向很明确,就是为原子能事业发展服务为国家的富强做贡献。当时校长刘佛年、党委副书记杨希康与陈邦林一起到上海市科委提出,华东师大也有必要进行原子能方面的研究。学校组织物理、化学、生物系协作开展原子能科学方面的教学和研究。

    60年代初,原子能科学似乎还是一门神秘的学科,陈邦林根据当时学校的具体状况向学校汇报建议:从铀系的分离、分析、提取开始,先搞铀系的基础研究,在教学中培养学生。这一思路得到华东师大领导的充分认同,把“先培养人”作为华东师大原子能科学研究的首要任务。

                创是艰辛的,对放射化学教研室成立之初的情况,陈邦林教授回忆道:

              “实验室是自己动手建立的……我们自己搬木头、水泥改建实验室,没条件就自已动手创造条件再开始搞铀系的基础研究。组织学生和教师自已动手,自力更生,从教材到设备,都是自己动手建设。这样也培养出一种奋发图强的精神。这里的关健是有党的领导和集体努力。党委副书记王华同志经常做我们师生的思想工作,也激励大家的拼搏精神。”

      虽然艰苦,不过,在回忆那段日子的时候,陈邦林教授仍然反复提到,那时候的华东师大“有一股劲,为国家做出贡献,我们不应该比其他单位差”“那时候有一股雄心壮志,敢于攀登科学难题”“这个时候,很有一种朝气蓬勃的精神”。而海水提铀工作,也就是在这艰辛与朝气中逐渐开始的。

    由于在北京时,陈邦林已经开始关注与收集海水提铀的基础知识,当时国内还没有人做这件事,因此学校也在这一领域展开工作,初期经费有限,当时主要集中在海水提铀的前期准备工作,做海水中铀的荧光分析,以此确认了海水中铀的存在。    

发展:“可以拿给总理看看”的成果

    1964年,英国在《Nature》杂志上发表论文,介绍了他们对海水提铀所进行的初步研究。1965年,上海市科委受国务院主管核工业的二机部委托,着手组织“海水提铀”研究。市科委了解到华东师大的海水提铀研究工作有一定工作基础,因此,到实验室实地查看之后,就责成华东师大党委组织这一专题研究,并拨款一万元作为研究经费。在一般工人工资只有三四十块的60年代,一万元可以说已经是一笔可观的巨资了。获得了这笔经费支持之后,在1965年初,华东师范大学成立了海水提铀课题组,准备全面开展这项工作。

    然而,就在次年五月,“文化大革命”爆发,整个学校陷入瘫痪,课题组成员受到各方面干扰,完全无法继续进行研究。无奈之下,课题组组长陈邦林前往北京,向二机部汇报情况。二机部领导及军管会回答陈邦林:“这个项目是很重要的,是无产阶级司令部,你回去和市里汇报,还是要抓,坚持下去搞这个事情。”尽管是式的语言,但有了这个表态,到六七月间,课题组的工作总算得以恢复,重新开始工作。于是,以陈邦林为首的课题组成员,虽然一直处在白天“参加革命”挨批判,晚上回到实验室继续抓工作的境况,但是,到1966年底,海水提铀课题组的提铀工作终于取得一定成果,确认了海水中铀的存在,引起了上级单位的重视。1967年1月,上海市在“华东师大海水提铀”课题组基础上成立了跨校的“671课题组”,由陈邦林负责领导工作,并从华东化工学院(现华东理工大学)、上海230所(原上海原子核研究所,现改名中科院应用物理所)、上海科技大学(现并入上海大学)等高校、科研单位抽调部分人员,加入设在华东师大的课题组。当时课题组的工作同时向两个方向展开,一面加强实验室基础建设,要求多个单位同时证明铀在海水中的存在,并对海水中铀的同位素铀235、铀238成分比例进行测试;另一方面,开始着手准备到野外去探索规模比较大的海水提铀现场试验的方法与途径。

    1967年下半年,在课题组组织起全市协调之后,二机部副部长刘伟同志两次来到华东师大实验室视察。视察中,他表示,这个项目很好。但是他对陈邦林提出要求,分析出了海水里有铀,也要拿点东西出来看看,提出铀来,让我们拿给总理看看。于是,在1967年底,协调范围进一步扩大,在华东师大牵头下,上海有机化学研究所、合成纤维研究所、有色金属研究所等单位一起加入了研究工作,在一年中解决了海水中铀的分析,并探索多种类型吸附剂的合成,进行了实验室与现场的筛选工作,将结果上报二机部五局。经二机部军管会研究,认为“海水提铀”项目是国家重点项目,要继续进行。

    1970年7月,受周恩来总理委托,粟裕大将作为国务院业务组成员,借外事活动机会,顺道前往上海,到华东师大视察了“海水提铀”课题组实验室,给了课题组很大的支持,陈邦林回忆起当时的情况:

              有领导要来我知道,但什么时候来不知道,一天早上我到实验室,党委把我叫去,党委书记关心地问道:最近怎么样,大家情绪怎么样,好不好啊,思想怎么样,我讲课题组成员都很努力,又有党委关心支持着,激励我们前进,党委说你先回去,大家照常工作。后来我回到实验室,来了两卡车的开到化学馆前面,然后一个小轿车下来一个我以前认识的,他说他跟领导来的,后来我才知道他做了粟裕同志的秘书,他问你这里有几个门,我说好多门呢,他说,你带我去。后来每个门站两个。红旗牌轿车来了,粟裕来了听我们汇报,参观我们实验室,详细询问与国防科研有关项目(当时实验室担任两项与军工有关课题:一是海水提铀,另一项是舰艇保护)的进展情况。在参观完实验室以后,粟裕同志也比较满意,说‘你们在这么一个条件下,能做这样一个事情,并已有成绩’,就问,你们有什么困难,需要有关方面支持及我们帮助解决的问题?我讲,我们一些东西到海边试验有困难,到船上去也有些困难。粟裕同志打电话给各有关单位,东海舰队派来了黄河舰副舰长和长江舰的副舰长,黄河舰和长江舰是席坐过的光荣舰。这两个舰的副舰长来帮助我们工作,还有东海舰队管理科的刘科长也到我们实验室作军代表,另外,南京军区和北海舰队有关部门也给予支持,粟裕同志前来视察以后,对我们的研究工作是极大鼓舞。也给我们很多实实在在的支持,当初运输试验用物品都很难,汽车不够。就及时提供汽车等到运输工具,方便出海试验工作。也来了老革命干部,原河南某地委书记康非同志(离开我们提铀工作后去北京出任国家仪表总局局长)及原陈毅同志的警卫队长等到实验室加强领导。

    从1966年到1970年,课题组开发的吸附剂效率稳步提高,到1970年8月,终于通过合成的碱式碳酸锌等多种有效的吸附剂,从海水中提取了68毫克重铀酸铵(重铀酸铵是铀提取工艺中最重要的中间产品,取得重铀酸铵后即可以通过化学加工获得作为核燃料的纯铀)。这是我国从海水中获得铀化合物。至1970年底,又获得了超过30克重铀酸铵。经过上海230所、跃龙化工厂、材料研究所、硅酸盐研究所、上海自来水公司中心试验室等多个单位采用多种方法鉴定,课题组所获得的重铀酸铵,质量很好,没有吸收中子高截面的杂质元素存在,完全达到核纯度,而且在实验室及提铀的工作场所未测到超标的放射性剂量,说明铀的放射性子体留在大海里,这种提铀的工艺是环保而绿色的。1977年8月18日,日本《朝日新闻》宣布日本于该年三月从海水中成功提取149毫克重铀酸铵,是世界上一次从海水中获得这么多的铀化合物,但实际上,以陈邦林为首的中国科学家们,早在差不多七年前就已经取得了超过这个数量两百倍以上的产品。

    1970年,陈邦林终于完成了刘伟副部长“提出铀来,让我们拿给总理看看”的要求。当年12月,在国防科委及核工业部带领下,陈邦林赴中南海向周恩来总理汇报工作情况,并将课题组提取出的铀样品给总理过目,受到了周总理的肯定。在后来的一次会议上,周恩来总理在评价海水提铀工程时说:“海水中宝很多,但是取出铀来,就抓住了要害”。他指示二机部副部长刘伟,“海水提铀,你们要抓紧,有30克,就会有30吨,将来你们有了铀,就可以搞核燃料发电。”,并且对项目提出了“安全、实用、经济、自力更生”四项原则性要求。

深入:向更高层次进军

    70年代初,课题组发现:要让项目取得更高层次的进展,有必要加强基础研究,弄清铀在海水中的形态以及提取过程中铀离子与吸着剂的相互作用方式。因此在总理讲话之后,海水提铀项目又有了进一步的扩大,从上海市各单位参与发展到全国协调,由陈邦林担任全国协调组组长,轻工业部天津制盐所、海洋局三所、江苏海洋研究所、清华大学、天津大学、海洋大学、南京大学、中科院海洋所、复旦大学等高校院所先后加入了这项目,并在多个地方成立了试验基地。同时,为加强情报追踪和协作交流,决定由国防科委情报所、二机部情报所、中科院情报所和海洋局情报所4个单位搜集各有关方面有关海水提铀方面的资料,提供给华东师范大学编辑不定期刊物《海水提铀译丛》(每年编纂2到4期)。随着参与单位的增多和人员规模的扩大,1974年,华东师大和上海市内其它有关单位基础,并请海运局、化工局等单位参加成立了上海市六七一办公室,具体负责对海水提铀项目的领导。组织起规模更大的研究队伍,建立起实验基地、分离提取的车间,并把这支研究队伍从华东师大迁出到思南路组建专职研究队伍,他们在海水提铀方面做了大量有成效的工作。到1978年后由于种种原因这支队伍改为上海环境保护研究所,但华东师范大学的人员回校后仍坚持做这方面研究直到80年代末期。

    随着机构的扩大,围绕项目的成果,也逐步出现了内部的冲突,不实之风有些抬头。比如个别干部在上报已经取得的成果时有些夸大,课题组负责人陈邦林坚持实事求是,拒绝浮夸,结果反而遭到了多次批判,他回忆当时的情况是:

               工作很难做,不同意个别领导意见时就会被指责为今后对党闹矛盾的就是你们这些出身好、又有业务能力的共产党员了,事实我们坚持实事求是也真是按党的教导办事。那时候你怎么样做法都是错的,比如学主席著作,来个电话,你接电话,就是学习著作不专心;你接到任务,要出海做试验,路上在车上一面开车一面学主席著作,那就批判我们分散注意力,不重视学习;那么你干脆坐在这里学,又说你借着学习名义不抓生产。总之没有一个理由不批的。那时候学习工作都很难正常进行。胃痛得要命,晚上还得做工作,白天不是这里批就是那里批,又要做工作又要挨批,心情极不舒服。还算好党委主要负责人很理解并鼓励我们坚持工作。

    尽管横遭干扰,课题组仍然不断获得进展,到70年代中后期,“海水提铀”项目研究人员较全面搞清了锌类吸附剂的结构组成的物化特性,大体上掌握了锌类吸附剂吸附海水中铀的机制,初步建立了海水提铀过程的化学模型。经过大量实验,找出一系列吸附剂物理化学性能与吸附关系的规律。而这些理论,在当时,都是具有先进水准。将这些基础研究提出的理论形之于实践,当时我国碱式碳酸锌吸附效率比英国宣布的高出一倍,铝吸附剂的吸附效率比日本宣布的高出30%到50%。并研发出我国特有的吸附树脂,吸铀效率很高。这是集体努力的结果。在这过程中吴欣然、陈清泽、夏福兴、韩庆平、苏蕙娟、韩建成等老师夜以继日地工作,作出了突出贡献。

     70年代中期,开始允许海水提铀项目对外交流,日本学者初步了解我国海水提铀项目进展情况之后,日本《原子力会志》上撰文介绍说“华东师范大学陈邦林教授为首课题组所做的工作,无疑是世界上先进的。”对此,陈邦林教授自信地表示:在党的领导下,有一个好的团结集体,发挥众人智慧就能办好各种事情。他们在70、80年代所取得的成果,直到现在,也仍然是先进的,海水提铀项目总计获得的铀已经达到了千克级。“就是到今天,我们还未见到世界上有哪个国家通过海水提铀得到了这么多数量铀的报导”,“现在其他国家获得的量,最多是在实验室里面作分析的量,而我们已经到了生产工艺的工程阶段,今后要进行的这方面工作主要是探索新的效率更高的吸着剂,改进工艺,提高效率,扩大规模。”

影响:收获的不仅仅是铀

    70年代,华东师范大学逐步恢复了正常教学,671课题组内的一些研究人员,也承担了教学任务。一些教师在教授物质结构时,将海水提铀研究过程中锌吸附剂结构的研究成果作为例子进行讲解,并分析它吸附铀的可能机理,指出提高吸附率的几个途径,有效改变了以前理论多、数学推导多、实验事例少、课堂枯燥的局面;在胶体化学课上,通过介绍海水提铀中的科研情况,讲述胶体的表面电性、讲如何测量电性与吸附律的关系,指出改造电性的几个可能性与提高吸附率的可能,以及在原子能化学课上举例讲述科研中应用示踪原子进行研究的实例,普遍引起学生兴趣,受到广泛好评。而由于教师们在结合科研工作的教学实践中采用了各种物化教学手段,研究的方法认识也得到了一定深化,科研思路也更广阔了一些。

     80年代中后期,由于陆地采铀技术的一些突破,我国对铀的迫切需求被缓解,海水提铀项目的重点地位发生了变化,陈邦林教授领导的课题组也相应转变了研究方向,在671课题组基础上,教育部批准成立华东师范大学海水资源化学研究室,后因国际合作需要(与丹麦水动力学研究院合作研究长江口扩散模型)成立华东师范大学水环境与界面科学研究中心。80年代以来,陈邦林教授将海水提铀过程中发现、提出的一些实验技术与基本理论,应用到能源与环境中去也做出很大成绩。如在海水与吸附剂相互作用基础上提出一系列胶体和界面科学原理,进行进一步拓展,应用到长江河口界面化学,通过如微纳气液界面过程的理化特性的理论与实际应用等形式,在环保乃至医学、生物育种等多个领域得到应用。仅在环境改造领域,陈邦林教授已先后完成或者联合完成了包括上海水环境治理、外滩人行隧道在内的上海市政建设72个课题与工程项目。

    数十年的科研工作,陈邦林教授以及他的同事们养成了艰苦奋斗,自力更生的作风,只要国家需要有条件要上,没有条件创造条件也要上。这种精神体现在他们的实验室里,所有关键的实验室仪器都是自已设计协作制造,没有花学校一分钱。在海水提铀过程中,课题组为满足研究需要,自行开发的一系列科研仪器,现在也已经被广泛利用于教学科研各个领域。

    总之,海水提铀过程中提出的理论和需求,为随后持续推动陈邦林教授为首的科研人员们进行攻关奠定了基础。近期,陈邦林教授和他的科研团队又完成了磁悬浮天平的设计制造,能够真正实现,物质被测量分析时保持孤立与外界不接触状态。

结语

    对于海水提铀项目在虽然遭到干扰仍然取得很大成就这种特殊的现象,陈邦林教授总结指出,虽然当时有干扰,但由于海水提铀这一项目的特殊性,还是得到了从中央到地方各级领导各方面的支持,从总理周恩来到国防科委副主任朱光亚、二机部副部长刘伟都曾下达对海水提铀项目要支持的指示,因此,虽然不断遭受以“个人名利思想”“资产阶级法权”等为名义的批判,但陈教授总算幸免于当时其他学者遭到的“喷气式”等体罚侮辱,仍然能够继续工作。尽管在冲突最尖锐的时候,陈邦林教授甚至一度被下放到崇明劳动改造,但不到一个月,就因为工作无法继续而不得不将他调回。而当时虽然在,华东师大的领导还是对海水提铀项目给予了支持。陈邦林教授回忆说,当时学校里也曾出现大字报,攻击他搞海水提铀项目是个人主义,还垄断资料,对于这种莫须有的罪名,校党委书记魏进进行调研后,专门请科研处长丁世根同志陪同陈邦林教授到家里吃饭,鼓励陈邦林要坚持做下去。

     而更重要的是,海水提铀项目有一支虽然身处漩涡,但依然将全身心献给科研工作、致力于事业发展的队伍。“明月纵有千杯酒,我视富贵如浮云,做点事情就行,我算幸运的了。”采访过程中,陈邦林教授不止一次提到他50年代在北京学习时被教育的一句话“干惊天动地的事,做隐姓埋名的人”,他说:“海水提铀取得的一些成绩是党的领导,多方合作,集体努力的结果。至于我个人仅做了一些应做的事,还有许多不足之处。要时刻注意自身的不足之处,改正工作。”陈教授说,他那时候的很多从事原子能事业的同学们,真正贡献了青春,贡献了终身,再贡献子孙,相比之下,自己还有差距……

     项目负责人陈邦林教授如此,他的同事们也是这样。当陈邦林教授在采访时被问及在后来与国际同行交流时的感受时,特别提到“我们的人吃苦耐劳。”“我们的人基础知识理论水平都不错。”他说,“当时到处都罢课了,没有事情做了,来参加我这里,只有我们在工作,其他都停了。”“我们的老师从年轻做到老,整个青春都在这里。”

     也许,这就是在复杂时期,海水提铀课题仍然能够持续做出成果,乃至达到水平最主要的原因。

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