“工匠”张宇26年坚守实验台

“那是七、八岁的时候吧，小时候没什么玩具，就自己用木头做玩具枪和小木车。”眼前这个笑意盈盈地回忆童年的中年人，是兰州大学核科学与技术学院省级实验教学示范中心主任张宇老师。 自己动手制作小玩具的画面成了张宇难忘的童年回忆：

“一群小孩子坐在一起，在木板上刻画出枪的样子，用铁丝给枪绑上弹壳，捡的小锯条慢慢剌出小口，装上皮筋，用钉子固定好空包火药，手指一勾，听到‘啪’的一声响！”

把兴趣爱好和工作相结合，26年来张宇埋头工作台锤炼工程技术，为学生实验课“保驾护航”。他为空间光通讯试验而模拟黑、冷、真空的太空环境系统一头扎在实验室两年，做出了“漆黑的大罐”等科学实验装置；与团队经过三年多的奋斗，亲手做出了高产额紧凑型中子发生器，打破国外的技术封锁和产品垄断。

“学生自主钻研的过程比成绩重要”

在张宇的办公桌上，放着一本绝版教材———《原子核物理实验方法》，书的封面和封底的边缘已经被磨烂了，包上了老式塑料状书皮，一页页泛黄的纸张承载着张宇关于实验课教学的记忆。

1996年，张宇从兰州大学现代物理系毕业，当时现代物理系负责实验教学的几位老先生全都退休，学院面临着新学期本科生实验教学课无法开展的困境，刚毕业留校的张宇就被留下来负责教学实验和科研。主要任务是原子核物理专业本科生的专业实验课教学，兼顾仪器维修，从仪器维修入手锻炼自己，空余时间做了很多应用性的科研工作，“那个时候比较穷，不动手不行啊！”。

当时学院开设的《原子核物理实验》、《原子核物理实验方法》两门实验课10个实验题目全都由张宇负责，所涉及的仪器非常专业，对刚毕业的本科生来讲，绝非易事。他为了保证新学期实验课程能够顺利完成，暑假期间便搬了一张行军床到实验室，一住就是两个月。自己先把“NaI(Tl)谱仪”“γ吸收”“α普仪”“符合测量”等10个实验都做了好多遍，摸索每个实验的特点，掌握每套设备的性能。

在有了多年的实验课教学积累后，针对学院新工科本科专业———核工程与核技术，2010年张宇独创了一种新的实验教学模式，为该专业大四学生开设了《核技术及应用实验》课程。该课程有别于传统实验教学模式，其特色之处是要求学生在专业课程范围内，综合所学知识自己选题、自己设计、自己制作、自主完成一个实验项目，老师负责指导和解惑。

在实验过程中，学生需要独立完成“项目设计报告”，老师审阅设计报告的实验原理及可行性并通过之后，学生开始自己设计原理图和PCB板图、自行雕刻PCB板、自己购买材料、亲手制作成品并调试，最终达到设计目标。在学期末参照学术论文模式提交结题报告，并进行答辩。

这门课程已开设了十余年，为工科实验教学摸索出了一条新的途径，受到了学生的广泛好评，同学们纷纷表示“这才是大学应该有的实验课”。但有些同学觉得大四面临找工作，课程完成得很仓促，要求提前到大二上课。但张宇的考量是，大四学生应该已经具备独立思考、独立创新的能力，该课程重点培养学生综合应用所学知识、独立思考、自主创新、亲力亲为的工作能力，大四这个阶段刚刚好。

“他们要动手动脑、综合运用本科三年所学做成自己想要的一个产品。”这是张宇对同学们的期待和要求。他积极为学生提供动手实验的条件，“有些东西不是听课就能学到的，我们那时候上大学每个学生都备着电烙铁，收音机、耳机坏了也都是自己修的，工科就是得自己喜欢，主动琢磨才能很快进步。”

为了给同学们练习工科基础技能创造条件，张宇还动手建设起核技术创新实验室。2008年兰大仪器厂替换废旧工具器材，他跟对方联系要来旧工具，自己请人帮忙把旧工具器材搬进了实验室再利用。

作为兰州大学核科学与技术学院省级实验教学示范中心主任，张宇有时会带领中心的其他老师设计加工维修实验设备，所需小零件通过锯、磨、钻等工序亲自制作，完成多项实验室的建设和改造工程，为学院本科生实验教学的顺利开展提供了技术保障。

“中子发生器就是从锤柄开始的”

张宇在城关校区的办公区是由几组柜子从实验室里隔出来的，办公区占整个空间的三分之一。两个区域由一个一米宽的过道相连，实验区摆放着三张工作台和磨损严重的打磨钻孔仪器，墙边的柜子里摆放着几台不同年代的测电仪。

在办公桌旁一个长条形的台面上，大大小小的工具星罗棋布，但这并不是他的“全部家当”，当张宇取出四个工具箱并分别介绍他所收藏的那些大大小小的工具及其作用时，嘴角的笑意又增加了几分。

“你看，我手里组装的这个小玩意儿就是中子探测器的一部分。”张宇坐在实验台前，指着手里的装置介绍道。这个和团队研制成功的“高产额紧凑型D-D中子发生器”是张宇最得意的作品之一。

紧凑型中子发生器是重要的可控中子源，与同位素中子源相比具有中子产额高、辐射安全性好等优势，在中子应用技术领域有重要应用价值，美国等发达国家已有成熟产品，但通常以可用于军工研究为理由对中国限购。针对我国缺乏紧凑型中子发生器成熟技术的现状，姚恩泽、张宇科研团队将其设为“十三五”期间的重点攻关课题。

紧凑型中子发生器的优势是体积小(280mm×1000mm)、中子产额高（D-D产额3×108/s）。研发中的一个关键技术是需要在直径约280mm的狭小空间中馈入150kV的高压，用来加速氘粒子，打靶产生中子。另外，降低靶上的功率密度和抑制二次电子也是棘手的难题。

由于国外不提供原配高压插座，这就需要自己研制高压馈入系统。有一次团队成员发现进口高压电缆绝缘层———硅橡胶会“打火”，绝缘层表面被电火花打出了一道凹槽。为了解决这个放电打火问题，对高压电缆绝缘层展开研究。经过长时间反复实验，最终通过特殊手段解决这一问题。高压加速器二次电子抑制一直是很难解决的问题，张宇和团队成员公关解决了紧凑型中子发生器二次电子抑制技术。

样机测试是在榆中校区的实验楼里完成的，那是一栋由混凝土直接浇筑、墙体两米厚的独栋建筑，通道像迷宫（防止中子散射）。进行样机测试时，团队成员会在里面放置摄像头，在外部的控制室完成控制和数据监测。样机测试实验一旦开始就不能中断，张宇和同学们48小时甚至72小时连续监测不能休息的情况时有发生，午饭推迟的下午三、四点，晚饭推迟到晚上十一二点都是常事。实验期间团队成员有困难就找会张宇，实验累了，张宇就带同学们常去的“老地方”吃饭。

经过多次结构工艺优化设计和高压束流加载实验，2020年他带着团队其他成员成功完成了关键部件的研发，为紧凑型中子发生器技术在我国实现从“0”到“1”突破做出了突出贡献，其技术指标进入了国际先进行列，为我国中子应用技术系统的研发奠定了高产额可控中子源基础。

目前张宇老师正在带领团队的青年科研人员致力于紧凑型中子发生器的推广应用工作，已研发完成的设备有3台，其中2台已提供给用户使用。团队还将与中核集团等科研院所合作攻关，致力于让中子发生器的产额在长时间运行中达到稳定。另外，该团队正在研发D-T中子产额为5×1012/s的强流中子发生器。

参与这一科研任务也让学生收获了成长，“学生就应该打磨实践技术能力，哪怕是从制作小小的锤柄开始，沉下去坐得住，打磨好手头上的功夫，就能做出中子发生器这些能解决重大问题的成果。”张宇说。

二十多年来，张宇的成果不只有中子发生器，他还研发制作了252Cf单粒子效应试验系统、空间光环境模拟实验系统、工业现场中子活化分析在线监测系统等产品。在制作空间光环境模拟试验系统时，模拟太空环境遇到了许多问题，其中最主要的就是在真空罐中模拟太空的黑冷环境和建立可调恒温平台。为了在这个“漆黑的大罐”中建立真空热沉，攻克零下196摄氏度的液氮冷爆炸等技术难题，他坐在实验室整整花了两年时间。

“兰大核科学建系和北大一样早，坚守和清华一样好，中国的第一台强流中子发生器是苏桐龄、孙别和、水永清等一批老先生亲手一件一件做出来的，我计划继续把紧凑型中子发生器做下去。”张宇说。

“任务砸到我头上了，我就好好干”

从1996年入职成为讲师，一直到23年后的2019年张宇才评上副教授，他笑称自己是个专心教学和产品研发的“另类”副教授。

刚工作的时候挣300多元，住在校园筒子楼，看着当时二分部对面两千块一平方米的房子，张宇只觉得“和咱没关系，任务砸到我头上就好好干，不计较个人得失，没多想评职称啥的。”

谈起张宇，同事姚泽恩教授说他有着难能可贵的品质：“不计个人得失，任劳任怨，不以发表学术论文为唯一目标，坚持以需求为导向，积极的开展技术创新工作，为中子发生器的成功研发和应用做出了突出贡献，展现了良好的‘工匠’精神。”

张宇所在的科研团队有明确的分工，姚泽恩老师负责宏观把握方向，张宇负责工程项目的具体实施。而科研团队对成员的梯队有要求，他在外出科研交流和考察合作的时候发现之前没有在意的职称问题却成为了他开展工作的“障碍”。“应用型科研很难拿出文章，我的论文主要是处理实际问题、实践指导性较强，但不够前沿。”但张宇沉浸于自己坐在实验台前创造具体实物的成就感。“搞研发就不能有过多的想法，我一旦分心就做不好工作了，”张宇说，“老师的本职工作是教学，在这个岗位上拿了国家给的工资，就要实实在在地做事，何况做的还是自己喜欢的事。”

留校工作就开始负责实验教学和科研，张宇深知实验室安全对学校和学生的重要性。在兰州大学榆中校区第二实验楼建设时，他要求建筑方只建好室内配电，实验室的跑线和插座等由他带领实验室几位老师自己完成。考虑到实验室线路多，为了学生用电安全和整洁美观，他选用安全坚固的半圆形“扣线槽”布线，再固定到地板上，为学生的安全加上了一层“保护壳”。为避免虚接电线连接采用焊接方式，更加安全可靠。为了安全，中子大厅科研用电都是自己爬地沟、上桥架，亲力亲为，自己布置。

张宇认为这是他作为实验中心主任的“教学服务”，为学生营造安全的实验室是他分内职责所在。他的实验课的第一节讲的就是“实验室安全、核安全”，到目前为止经他手建成的实验室26年来没有出过任何事故，“学生教学实验室的安全，永远是第一位的。”

在技术攻关的同时，张宇也注重对年轻技术人才的培养，通过传帮带，团队的两位青年工程师得到了快速成长，已成为可独当一面的技术骨干。他还指导研究生团队以紧凑型中子发生器成果为基础参加第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛，取得了甘肃赛区金奖和全国总决赛银奖的不俗战绩。

但张宇也有自己的难处，“理科思维评价工科科学，年轻人跟着干了四、五年没有文章，并且工程项目周期长、见效慢，看不到希望就可能离开，很难建立稳定的工科科研团队”。张宇说针对这种现象，希望能有更合理的分类评价体系，有利于新工科的发展。

参加工作几十年里，张宇磨练形成了综合应用知识解决工程问题的能力，坚守实验台亲手做出空间光环境模拟装置、中子发生器等成果，持之以恒诠释着“工匠精神”，但他却评价自己“似乎没啥看家本领，只是踏踏实实做人、认认真真做事。”