科技日报记者 代小佩 陈瑜
12月26日,甘肃北山,隧道掘进机“北山1号”在地下560米发出最后的轰鸣。刀盘停止转动,北山实验室螺旋隧道正式完工。

“我战斗的北山,迎来了历史性的一刻。”年轻的工程师张竞嘉感慨。
40年来,一批批和张竞嘉一样的年轻人,奔赴北山、扎根戈壁。历经四代人接力,北山实验室建设从蓝图走向现实。
山上的年轻人变多了
3年前,31岁的宋洪蛟坐着绿皮火车,一路辗转至北山,花了整整三天。
他生于四川,居于重庆,习惯了青山绿水。眼前却到处是裸露的基岩,连绵的戈壁不见人烟,甚至没水没网没电。“第一次到北山,心凉了半截。”但作为时任中铁十八局北山实验室项目部总工程师,宋洪蛟必须留下来、扎下根。
北山故事的开端,远早于宋洪蛟的到来。
核工业产生的放射性废物中,只有1%左右属于高水平放射性废物(以下简称“高放废物”)。作为核产业链的最后一环,高放废物的安全处置关系核工业可持续发展,受到国际社会普遍关注。
目前,国际上普遍采取的方式是深地质处置,也就是通过多重屏障体系,将高放废物埋置在距地表500—1000米的稳定地质体中,实现其与生物圈的有效隔离。借鉴国外经验,我国制定了处置库选址和场址评价、地下实验室研发、处置库建设“三步走”战略。
第一步用了30多年。历经波折,中核集团核工业北京地质研究院(以下简称“核地研院”)团队终于找到我国高放废物处置库首选预选区——北山,这里地广人稀,地壳稳定,岩石完整。
序曲已毕,宋洪蛟是北山新曲的开场人之一。
2019年,北山实验室建设工程获得国家批复立项,总投资27亿元。这意味着我国高放废物处置事业迈入“三步走”战略的第二步。
来到北山,宋洪蛟和团队身负重任:在地下掘出一条约7公里长的螺旋隧道。
用传统钻爆法施工,岩石易产生裂隙。为了保存岩石完整性,北山团队决定:采用隧道掘进机机械开挖。在大坡度、小转弯的螺旋隧道建造中,这种施工方式,全球没有先例。对参与过5个工程建设的宋洪蛟而言,挑战与机遇并存。
建设北山实验室,是承前启后的关键,也是全新课题——怎么设计、怎么建、如何保障安全?
面对难题,人才短板显现。没有岩石力学人才,没有地下工程人才……瞄准未来,北山团队广发英雄帖,招兵买马。
一批青年才俊,受国家事业感召,来到北山。
张竞嘉喜欢地质、向往野外。因为实习期间的野外素描图干净、细致,26岁时,张竞嘉顺利拿到北山的“入场券”。
北山承载着张竞嘉的职业理想。在螺旋隧道挖掘中,他的主要工作是地质编录——记录围岩岩石及其构造特征信息,为北山实验室的围岩建立电子档案。“这份档案能用于预测地下水的流向。”张竞嘉说。
自古英雄出少年,谁又比谁更少年?
从国外回来的年轻人刘旭东与团队协同作战,突破一系列核心算法,自主研发出国内首款放废处置安全评价软件,解决了“卡脖子”难题。
硕士研究生张大川、袁伟前一晚在隧道深处熬夜,第二天一大早又飞回北京做试验,毫无怨言。博士研究生郭国龙同样乐在其中,“每一次岩石力学试验,都能产生大量数据,北山是一座科研的富矿。”
戈壁荒凉,却吸引着全球的目光。今年,北山迎来三批国外高放废物处置科研人员。对中国拥有这支高学历、高水平的年轻团队,他们羡慕不已。
给北山团队当了20年司机的胡光明师傅感慨:“北山这些年最大变化是,年轻人变多了。”

试验机会只有一次
“必须停,这次试验机会一旦错过,就再也不会有了!”
“年末临时增加试验节点,太难实现了!”
“这是科研工程项目,必须服务于科研!”
……
在北山,工程与科研的摩擦不可避免。他们年轻气盛,说话很直,有时急得拍桌子。吵归吵,足球照样一块儿踢。
2023年冬天,“北山1号”掘进至地下280米。北山实验室副总设计师赵星光期待多年的试验机会,随之到来。
为了这次试验,在离螺旋隧道22米处,科研团队提前挖了一条监测巷道,打了25个钻孔,安装了155个传感器。这些传感器就像给岩体安装的“神经”,能感知“北山1号”经过时对围岩的扰动情况。
这是北山实验室开建后的首个大型试验,试验数据能为将来建设处置库提供重要参考。这也是一次无法重来的试验,掘进机一旦穿过,试验环境将不复存在。
赵星光压力大,还有一层考虑:“挖巷道、打钻孔、买传感器,花了上千万元。如果没干成,损失巨大。”
试验难点在于“不可控”。
科研团队要求,“北山1号”行进误差控制在5厘米内,但工程团队承诺只能保障在30厘米内。赵星光担心“北山1号”走偏。那样不仅达不到预期,还可能摧毁传感器。

为了确保试验万无一失,北山科研团队兵分两路。
一路在监测巷道,由赵星光坐镇。他与团队年轻人反复核对监测数据,确认传感器的安装位置精确到厘米,为“北山1号”行进路线提供参考。
一路在螺旋隧道施工现场,由马洪素指挥。马洪素是核地研院处置工程技术领域科技带头人,也是掘进机技术主要研究人员。团队中,她最了解“北山1号”。在不到1平方米的驾驶台,她和操作员挤在一起,指挥“北山1号”前行。
地下280米,两路人马严阵以待。
“北山1号”由激光导航,在轰鸣中缓缓前行。滚刀“啃”下的岩石,发出阵雨般的“哗哗”声。
赵星光紧张地盯着工作群内的报数,10米、5米、1米……传感器频率响应曲线就像“复活者”的心电图,大量数据被传回来了。一支半米长的传感器不偏不倚,如利箭般正中掌子面靶心——试验成功了!
地下280米爆发出巨大的欢呼声。宋洪蛟如释重负:“慢慢理解了科研人员对科学的执着,也明白坚持的意义。”
那年回家过年,赵星光心情尤其好,几次睡觉都梦到传感器传回数据的那条曲线。

在北山实验室建设中,不容错过的时刻还有很多。
一条竖井深590米,比北京地标建筑“中国尊”还高。按照设计方案,竖井每向下挖4.2米,地质人员就要做一次编录。在一年零四个月里,张竞嘉给这条竖井做了141次编录。其中,大多编录工作是在凌晨。
冬天的北山,滴水成冰。接到编录电话,张竞嘉就和同伴往竖井赶。高大的他与同伴钻进1米多高的吊桶,就像钻进一个大瓦罐。吊桶缓缓下降,把他们送到井底。井内伸手不见五指,张竞嘉担心有东西砸下来,也担忧自己不慎掉下去。但他更害怕的是哪天睡过头,新挖的围岩就被工人用水泥浇筑,“没有第二次编录的机会”。
“在戈壁滩工作,为什么乐此不疲?”常有人问北山人。
“我们搞科研的人,最大的乐趣就是‘先天下之乐而乐’。用试验数据解决一个重大科学问题,那种喜悦无法言说。”赵星光说,“在这条创造世界工程纪录的隧道中开展科学试验,是巨大挑战,更是难得机遇,我们不能错过!”

精神不是墙上的标语
12月中旬,记者从北山实验室螺旋隧道入口出发,坐车约40分钟,来到地下560米。隧道最深处,“北山1号”轰鸣,掌子面温度高达60摄氏度。
刘飞杨和张大川穿着短袖,汗水直淌,隔着雨靴也能感受到积水发烫。他们在掌子面钻孔、装乳化炸药,为爆破预裂试验做最后的准备。“一天下来几乎不用上厕所,汗都流光了。”刘飞杨说。
为了这次试验,孙健和袁伟在地下蹲守了3天3夜。孙健的背心脏兮兮,笑容却很灿烂。他和同伴在直径7米的岩壁上布放钻孔、炸药,有效提高了掘进机掘进效率。
起初,北山项目管理部副总经理兼支部书记宗自华担心,北山留不住这些年轻人。
没想到,这些年轻人不仅融入了北山,还给北山带来新面貌:4个熬夜做试验的小伙,灰头土脸但精神十足,他们的合影被同事处理成北山地下“F4”;一张在工地小憩的照片,背景被改造成云雾缭绕的山谷;留着长胡子的年轻博士,用AI给北山写歌……“他们吃苦耐劳,乐观自信,富有创意。”宗自华说。
几年前,马利科从科研人员转型为项目管理者,如今是北山实验室项目管理部总经理。年轻人的需求,他懂。
过去3年,北山的路修了、网通了、水有了。绵延起伏的山丘中,宿舍楼拔地而起,还装了暖气,居住环境大大改善。
“先得让年轻人住好。”马利科带着管理团队搬进了距科研管理区大约两公里的简易宿舍。从科研管理区回宿舍走夜路,马利科遇到过狐狸、猞猁,还听到过狼叫。
核地研院党委书记陈亮在现场看到年轻人的工作状态,既心疼又欣慰:“这些年轻人,真正战斗在科研一线,我们对他们的关心还很不够。”
年轻的脸庞透露着勃勃生机,走过40年的团队也正青春。
“建设北山实验室,离不开几代北山人的接续奋斗。今天是个里程碑,更是新起点,我们还有很多科研工作要做。”谈及未来,陈亮感到任重道远,“场址特性科学评价、多重屏障长期性能原位试验、处置工艺和装备研发,一桩桩一件件,都是硬骨头,需要更多年轻力量。”
在北山实验室楼旁,拓荒者用过的寝车、彩钢房被完整保留。北山新人的第一课,就是聆听老物件背后的故事。那是北山人的来时路,也是他们的精神丰碑。

螺旋隧道建成当天,“北山1号”的刀盘永远地留在了地下560米。这是北山人的新勋章,是他们开拓未来的新路标。正如陈亮所言:“北山精神从来不是墙上的标语,每一位在北山挥洒过青春的人,都是北山精神真正的载体。”
在科研团队的时间轴上,距离中国高放废物地质处置库建成,还有整整25年。马利科期待:“等到处置库建成那天,这些年轻人还能记得给我一张前往现场的邀请函。”
那一刻,是“三步走”战略的胜利,更是一代代北山人跨越时空的重逢。
(除标注外,其他为受访者供图)

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