◎夏德昌听写马佳整理。
1970年,根据有关文件和计划,五所三连(成立军管公司,即原第四研究室和第三研究实验室的一部分)承担了钍(th)的研究工作,并于1970年底生产了1000公斤致密金属,用于制备827项目的零功率实验的金属钍元素。 这次任务从1970年2月持续到1971年6月,共持续了一年半。
夏德昌当时正值“文革”高潮,核五院大部分技术干部被送到湖北干部学校进行劳动培训。 在此期间,军管委的同志们觉得研究所的技术力量明显不足,出面协调,技术人员下放速度放慢了。 后来,开发吨位金属钍的任务被分配给了我。
1959年,苏联专家扎林堡与中国工作人员合影(左起第一位为夏德昌)。
在承担这项任务后,我遇到了许多困难。 一是人才短缺,只能根据现有人员组建团队。 然后是设备问题,虽然二氧化铀是在1960年生产的,但是在生产完成后,所有的设备都被拆除了。 因此,从工厂到设备的一切都必须从头开始准备。
通过研究得知,当时世界上有两条大规模生产钍的路线,一条叫做合金路线,即生产钍锌合金的道路; 另一条是生产钍粉的路线,即粉末冶金之路。 总体来看,两条道路的流程基本相同,主要流程为8 10。 具体到每个过程,有必要进行分析和比较。
关于钍,虽然过去只做过一些小实验,但研究所里还是有技术的。 我们生产了我国第一公斤铀金属锭,还生产了核纯二氧化铀和四氟化铀,其中一些已经暴露在铀中,如提取、脱水、冶炼等,应该说我们还有一点知识和生产经验。 但钍与铀不同,首先铀的熔点比钍低,一般金属热还原,钍只能由钍粉制成,而铀可以由致密铀制成; 其次,当从矿石中提取钍并分离时,还有228th,它的半衰期很短,很快就产生了一系列的后代,因此它比铀更具放射性,需要更高的保护。 总之,钍有自己的生产工艺条件,铀的知识和经验可以借鉴,但不能完全依赖和应用。 这项任务的持续时间只有一年多一点,而且该过程的开发必须可靠。 根据我的工作经验,我筛选了工艺流程和工艺参数。
在研究了中国现有的矿石和钍产品后,我考虑了上海跃龙化工厂的硝酸钍,该厂从独居石中提取稀土元素,然后制备和密封了数百吨硝酸钍。 此外,还有二、二厂生产的高纯度二次蒸馏金属钙。 在设备方面,结合当时研究所的实际情况,由于铀的经验,一些设备和材料基本可以使用。 这样,主要原料和化学试剂就可以在国内供应,主要设备可以通过改造研究所原有的铀化合物生产设备来获得。
经过两个月的研究,我们定期见面**。 如果走粉体技术路线,难度更大。 在我的建议下,计划是走合金路线。
1970年2月,在技术路线选择完成的期间,项目组只有十几个人。 接下来,我们需要准备厂房和设备,但我们无法组织一套设计团队。 以每天生产36公斤钍为基础,我们对提取设备、反应堆等的尺寸和设计规模进行逆向研究。 一般情况下,先提出工艺条件和工艺参数,然后进行设计,但到那时,工艺带设计就全部完成了。 如果能找到非标设备,就能找到,如果实在需要做,就提出来,由机修厂加工。 据粗略统计,当时有200多台设备,非标设备占55%。 这个数字不错,还有点老底,75%的旧可以修复,25%需要处理。 标准设备需要购买,有的因为没有订单,不能一下子全部购买,所以就借用了,电弧炉是得知北京冶金中试厂有一台临时不用的老旧真空电弧炉后借来的。
在我们设计加工的非标设备中,印象最深刻的是坩埚炉,它外面是桶形钢壳,里面是耐火材料。 这些耐火材料需要嵌入表面有曲率的钢壳中,同时还要为放电加热丝留出凹槽。 这个设计属于异形的,没地方买,于是钟有棠和我用砂轮把耐火砖切成异形,然后在中间切一条沟,把热线放出来。 我们俩一块一块地切割,然后划出一个弧线,一共做了近千块异形材料。 电阻丝的设计是机器修理厂的朱宝康。 这个炉子已经工作了将近一个月。
考虑到生产过程中放射性水平会比较高,我们采取了排气措施,一是局部排气,在放射性比较高的地方,如提取和还原,增加局部排气; 还有整体排风,采用相关通风标准,每小时12次。 现在看来,这还不够,当它投入生产时,车间内空气中的放射性水平超过了允许水平的2或3倍。
经过大约半年的准备、加工和安装,第一次真正的生产是在1970年10月26日。 这时,在学校工作的人被调了回来,生产人员都配套了。 据我统计,有65名生产操作人员,加上其他配置,如机修店、**和食堂等,共计100人左右。
在生产过程中也存在一系列大大小小的问题。 面对这些问题和困难,大家积极思考对策,没有退缩。
第一个问题是湿法工艺得到的水合四氟化钍干燥后容易结块,结块还是比较硬的。 对此,我们在过程中专门设计了人工碾压破碎工序,每班安排2人,三班轮流处理。
二是由于铀的熔点比钍低,铀可以直接用金属镁带点燃冶炼,而钍锌合金的熔点为1200,镁带的温度不够,所以材料必须预热。 预热确保四氟化铀和氯化锌的含水量达到最佳,减少生产过程中的飞溅。
夏德昌(左二)与苏联铀湿冶专家合影。
三是电弧炉冶炼,前13炉不形成金属锭,或孔或豆腐渣。 我们报告了我们遇到的问题,并希望上面派人来指导我们。 当时核燃料局负责冶金的总工程师来看了,鼓励我们:“没关系,按照你的计划,再试几遍就出来了! “我们希望他在某件事上指导我们,他说不,你可以做到。 直到第14炉,才生产出直径为100毫米的普通铸锭。 因为锭的表面不是很漂亮,所以被稍微刮了一下,真正交给827项目的钍锭直径是98毫米。 自14号炉以来,再也没有出现过不合格的钍锭,经过8个月的生产,共生产了875公斤锭,约60窑。
钍锭的纯度可以说已经达到了核纯度,为9999%以上。 从数据来看,从硝酸钍到氟化钍,以及铀的核纯度比,所有元素都达到了同一水平。 1972年,钍锭研制任务完成一年后,我参与了钍锭标准的制定,当时考虑到钍的研究才刚刚开始,过去没有基础,分析水平也低了一点,所以标准比铀低。
虽然我们缺乏研究基础,但经过大量的研究、思考和实践,我们不断尝试在技术上改进和创新。
首先,它直接被氢氟酸反萃取,比美国人领先一步。 它们被制成草酸钍干法生产四氟化钍。 对我们来说,走旱路的实验条件稍差一些,所以我们选择了四氟化钍走湿路。 在焊接过程中,为了避免火花,我们采用惰性气体-氩气法进行焊接。 为了减少废水,我们还在工艺上做了一个小小的改进。
其次,在任务的执行中,我们不仅对很多旧设备进行了清理改造,还设计、加工、制造了大量的非标设备。 例如,在钙热还原阶段,我们在美国人的基础上设计了一种预制的反应炸弹衬里。 这种设计起到保温和保护的作用,使钍锌合金成型率高,无衬里塌陷,容易与绝缘材料分离,提高了良品率,同时易于制作,合金铸锭易于卸载。 最后,我们向建材部材料研究所提供了设计思路,他们协助选材成型,制作了钍锭项目最重要的设备之一——带有预制衬里的反应弹。
成果的取得是大合作的结果,大家齐心协力,圆满完成任务。 当时,研究所调集了多个部门、技术要人,人事部从干部学校调来了200多人,其中近一半致力于钍锭开发任务; ** 分公司全方位运行采购; 整修厂全心全意致力于旧设备的清洗改造,制造非标设备等。 从研究所到科技部投入了大量的人力物力。 我数了一下,其中70%是从干部学校回来的,夫妻俩有9对,工人有8人。 他们工作积极,技术兢兢业业,精益求精,努力工作,坚守岗位,即使剂量高也不提离开。
特别是电弧炉,是借来的,久久没用,生锈了。 我还记得,当时做这项工作的人有庄海星、周小龙、于奎、田少山、陈延平。 准备的时候,他们用砂纸擦拭炉子,出来的时候,脸色红白发,给我印象特别深刻。 在生产过程中,这里是产生气溶胶的地方,用量比较高。 电弧炉在冶炼过程中大约有1700个,产生弧光时有粉尘,氩气通过后,慢慢细分,沉入炉内。 到了需要清洗设备内部的时候,他们都进去坐在设备里清洗,尤其是周小龙。 她的父亲是四号厂的厂长,后来又是二号机械部的副厂长,她从不抱怨做这些工作。
(夏德昌,1931年2月出生,1956年9月毕业于中南矿冶学院冶金系。 1956年1958年在北京大学物理研究室、北京有色金属研究所专家工作组工作。 1958年任北京市第六研究所第二机械部第四研究室技术员。 1970 年 2 月1971年6月,担任吨位高纯致密金属钍生产的专人。 1973年任北京市第五研究所(核工业化学冶金研究所前身)第四办公室副所长。 1983年任北京第五研究所第三研究室主任。 1987年10月被评为北京核工业化学冶金研究所冶金加工研究室研究员级高级工程师。 1985年10月9日被评为核工业部部级劳动模范(享受**特殊津贴),1991年4月退休。 )
*:2020.11.11 中国核工业微信公众号。