“那是七、八歲的時候吧，小時候沒什么玩具，就自己用木頭做玩具槍和小木車。”眼前這個笑意盈盈地回憶童年的中年人，是蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院省級實驗教學(xué)示范中心主任張宇老師。 自己動手制作小玩具的畫面成了張宇難忘的童年回憶：

“一群小孩子坐在一起，在木板上刻畫出槍的樣子，用鐵絲給槍綁上彈殼，撿的小鋸條慢慢剌出小口，裝上皮筋，用釘子固定好空包火藥，手指一勾，聽到‘啪’的一聲響！”

把興趣愛好和工作相結(jié)合，26年來張宇埋頭工作臺錘煉工程技術(shù)，為學(xué)生實驗課“保駕護(hù)航”。他為空間光通訊試驗而模擬黑、冷、真空的太空環(huán)境系統(tǒng)一頭扎在實驗室兩年，做出了“漆黑的大罐”等科學(xué)實驗裝置；與團(tuán)隊經(jīng)過三年多的奮斗，親手做出了高產(chǎn)額緊湊型中子發(fā)生器，打破國外的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。

“學(xué)生自主鉆研的過程比成績重要”

在張宇的辦公桌上，放著一本絕版教材———《原子核物理實驗方法》，書的封面和封底的邊緣已經(jīng)被磨爛了，包上了老式塑料狀書皮，一頁頁泛黃的紙張承載著張宇關(guān)于實驗課教學(xué)的記憶。

1996年，張宇從蘭州大學(xué)現(xiàn)代物理系畢業(yè)，當(dāng)時現(xiàn)代物理系負(fù)責(zé)實驗教學(xué)的幾位老先生全都退休，學(xué)院面臨著新學(xué)期本科生實驗教學(xué)課無法開展的困境，剛畢業(yè)留校的張宇就被留下來負(fù)責(zé)教學(xué)實驗和科研。主要任務(wù)是原子核物理專業(yè)本科生的專業(yè)實驗課教學(xué)，兼顧儀器維修，從儀器維修入手鍛煉自己，空余時間做了很多應(yīng)用性的科研工作，“那個時候比較窮，不動手不行啊！”。

當(dāng)時學(xué)院開設(shè)的《原子核物理實驗》、《原子核物理實驗方法》兩門實驗課10個實驗題目全都由張宇負(fù)責(zé)，所涉及的儀器非常專業(yè)，對剛畢業(yè)的本科生來講，絕非易事。他為了保證新學(xué)期實驗課程能夠順利完成，暑假期間便搬了一張行軍床到實驗室，一住就是兩個月。自己先把“NaI(Tl)譜儀”“γ吸收”“α普儀”“符合測量”等10個實驗都做了好多遍，摸索每個實驗的特點，掌握每套設(shè)備的性能。

在有了多年的實驗課教學(xué)積累后，針對學(xué)院新工科本科專業(yè)———核工程與核技術(shù)，2010年張宇獨創(chuàng)了一種新的實驗教學(xué)模式，為該專業(yè)大四學(xué)生開設(shè)了《核技術(shù)及應(yīng)用實驗》課程。該課程有別于傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，其特色之處是要求學(xué)生在專業(yè)課程范圍內(nèi)，綜合所學(xué)知識自己選題、自己設(shè)計、自己制作、自主完成一個實驗項目，老師負(fù)責(zé)指導(dǎo)和解惑。

在實驗過程中，學(xué)生需要獨立完成“項目設(shè)計報告”，老師審閱設(shè)計報告的實驗原理及可行性并通過之后，學(xué)生開始自己設(shè)計原理圖和PCB板圖、自行雕刻PCB板、自己購買材料、親手制作成品并調(diào)試，最終達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。在學(xué)期末參照學(xué)術(shù)論文模式提交結(jié)題報告，并進(jìn)行答辯。

這門課程已開設(shè)了十余年，為工科實驗教學(xué)摸索出了一條新的途徑，受到了學(xué)生的廣泛好評，同學(xué)們紛紛表示“這才是大學(xué)應(yīng)該有的實驗課”。但有些同學(xué)覺得大四面臨找工作，課程完成得很倉促，要求提前到大二上課。但張宇的考量是，大四學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)具備獨立思考、獨立創(chuàng)新的能力，該課程重點培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識、獨立思考、自主創(chuàng)新、親力親為的工作能力，大四這個階段剛剛好。

“他們要動手動腦、綜合運用本科三年所學(xué)做成自己想要的一個產(chǎn)品。”這是張宇對同學(xué)們的期待和要求。他積極為學(xué)生提供動手實驗的條件，“有些東西不是聽課就能學(xué)到的，我們那時候上大學(xué)每個學(xué)生都備著電烙鐵，收音機、耳機壞了也都是自己修的，工科就是得自己喜歡，主動琢磨才能很快進(jìn)步。”

為了給同學(xué)們練習(xí)工科基礎(chǔ)技能創(chuàng)造條件，張宇還動手建設(shè)起核技術(shù)創(chuàng)新實驗室。2008年蘭大儀器廠替換廢舊工具器材，他跟對方聯(lián)系要來舊工具，自己請人幫忙把舊工具器材搬進(jìn)了實驗室再利用。

作為蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院省級實驗教學(xué)示范中心主任，張宇有時會帶領(lǐng)中心的其他老師設(shè)計加工維修實驗設(shè)備，所需小零件通過鋸、磨、鉆等工序親自制作，完成多項實驗室的建設(shè)和改造工程，為學(xué)院本科生實驗教學(xué)的順利開展提供了技術(shù)保障。

“中子發(fā)生器就是從錘柄開始的”

張宇在城關(guān)校區(qū)的辦公區(qū)是由幾組柜子從實驗室里隔出來的，辦公區(qū)占整個空間的三分之一。兩個區(qū)域由一個一米寬的過道相連，實驗區(qū)擺放著三張工作臺和磨損嚴(yán)重的打磨鉆孔儀器，墻邊的柜子里擺放著幾臺不同年代的測電儀。

在辦公桌旁一個長條形的臺面上，大大小小的工具星羅棋布，但這并不是他的“全部家當(dāng)”，當(dāng)張宇取出四個工具箱并分別介紹他所收藏的那些大大小小的工具及其作用時，嘴角的笑意又增加了幾分。

“你看，我手里組裝的這個小玩意兒就是中子探測器的一部分。”張宇坐在實驗臺前，指著手里的裝置介紹道。這個和團(tuán)隊研制成功的“高產(chǎn)額緊湊型D-D中子發(fā)生器”是張宇最得意的作品之一。

緊湊型中子發(fā)生器是重要的可控中子源，與同位素中子源相比具有中子產(chǎn)額高、輻射安全性好等優(yōu)勢，在中子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值，美國等發(fā)達(dá)國家已有成熟產(chǎn)品，但通常以可用于軍工研究為理由對中國限購。針對我國缺乏緊湊型中子發(fā)生器成熟技術(shù)的現(xiàn)狀，姚恩澤、張宇科研團(tuán)隊將其設(shè)為“十三五”期間的重點攻關(guān)課題。

緊湊型中子發(fā)生器的優(yōu)勢是體積小(280mm×1000mm)、中子產(chǎn)額高（D-D產(chǎn)額3×108/s）。研發(fā)中的一個關(guān)鍵技術(shù)是需要在直徑約280mm的狹小空間中饋入150kV的高壓，用來加速氘粒子，打靶產(chǎn)生中子。另外，降低靶上的功率密度和抑制二次電子也是棘手的難題。

由于國外不提供原配高壓插座，這就需要自己研制高壓饋入系統(tǒng)。有一次團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn)進(jìn)口高壓電纜絕緣層———硅橡膠會“打火”，絕緣層表面被電火花打出了一道凹槽。為了解決這個放電打火問題，對高壓電纜絕緣層展開研究。經(jīng)過長時間反復(fù)實驗，最終通過特殊手段解決這一問題。高壓加速器二次電子抑制一直是很難解決的問題，張宇和團(tuán)隊成員公關(guān)解決了緊湊型中子發(fā)生器二次電子抑制技術(shù)。

樣機測試是在榆中校區(qū)的實驗樓里完成的，那是一棟由混凝土直接澆筑、墻體兩米厚的獨棟建筑，通道像迷宮（防止中子散射）。進(jìn)行樣機測試時，團(tuán)隊成員會在里面放置攝像頭，在外部的控制室完成控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測。樣機測試實驗一旦開始就不能中斷，張宇和同學(xué)們48小時甚至72小時連續(xù)監(jiān)測不能休息的情況時有發(fā)生，午飯推遲的下午三、四點，晚飯推遲到晚上十一二點都是常事。實驗期間團(tuán)隊成員有困難就找會張宇，實驗累了，張宇就帶同學(xué)們常去的“老地方”吃飯。

經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)工藝優(yōu)化設(shè)計和高壓束流加載實驗，2020年他帶著團(tuán)隊其他成員成功完成了關(guān)鍵部件的研發(fā)，為緊湊型中子發(fā)生器技術(shù)在我國實現(xiàn)從“0”到“1”突破做出了突出貢獻(xiàn)，其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)入了國際先進(jìn)行列，為我國中子應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)奠定了高產(chǎn)額可控中子源基礎(chǔ)。

目前張宇老師正在帶領(lǐng)團(tuán)隊的青年科研人員致力于緊湊型中子發(fā)生器的推廣應(yīng)用工作，已研發(fā)完成的設(shè)備有3臺，其中2臺已提供給用戶使用。團(tuán)隊還將與中核集團(tuán)等科研院所合作攻關(guān)，致力于讓中子發(fā)生器的產(chǎn)額在長時間運行中達(dá)到穩(wěn)定。另外，該團(tuán)隊正在研發(fā)D-T中子產(chǎn)額為5×1012/s的強流中子發(fā)生器。

參與這一科研任務(wù)也讓學(xué)生收獲了成長，“學(xué)生就應(yīng)該打磨實踐技術(shù)能力，哪怕是從制作小小的錘柄開始，沉下去坐得住，打磨好手頭上的功夫，就能做出中子發(fā)生器這些能解決重大問題的成果。”張宇說。

二十多年來，張宇的成果不只有中子發(fā)生器，他還研發(fā)制作了252Cf單粒子效應(yīng)試驗系統(tǒng)、空間光環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)、工業(yè)現(xiàn)場中子活化分析在線監(jiān)測系統(tǒng)等產(chǎn)品。在制作空間光環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)時，模擬太空環(huán)境遇到了許多問題，其中最主要的就是在真空罐中模擬太空的黑冷環(huán)境和建立可調(diào)恒溫平臺。為了在這個“漆黑的大罐”中建立真空熱沉，攻克零下196攝氏度的液氮冷爆炸等技術(shù)難題，他坐在實驗室整整花了兩年時間。

“蘭大核科學(xué)建系和北大一樣早，堅守和清華一樣好，中國的第一臺強流中子發(fā)生器是蘇桐齡、孫別和、水永清等一批老先生親手一件一件做出來的，我計劃繼續(xù)把緊湊型中子發(fā)生器做下去。”張宇說。

“任務(wù)砸到我頭上了，我就好好干”

從1996年入職成為講師，一直到23年后的2019年張宇才評上副教授，他笑稱自己是個專心教學(xué)和產(chǎn)品研發(fā)的“另類”副教授。

剛工作的時候掙300多元，住在校園筒子樓，看著當(dāng)時二分部對面兩千塊一平方米的房子，張宇只覺得“和咱沒關(guān)系，任務(wù)砸到我頭上就好好干，不計較個人得失，沒多想評職稱啥的。”

談起張宇，同事姚澤恩教授說他有著難能可貴的品質(zhì)：“不計個人得失，任勞任怨，不以發(fā)表學(xué)術(shù)論文為唯一目標(biāo)，堅持以需求為導(dǎo)向，積極的開展技術(shù)創(chuàng)新工作，為中子發(fā)生器的成功研發(fā)和應(yīng)用做出了突出貢獻(xiàn)，展現(xiàn)了良好的‘工匠’精神。”

張宇所在的科研團(tuán)隊有明確的分工，姚澤恩老師負(fù)責(zé)宏觀把握方向，張宇負(fù)責(zé)工程項目的具體實施。而科研團(tuán)隊對成員的梯隊有要求，他在外出科研交流和考察合作的時候發(fā)現(xiàn)之前沒有在意的職稱問題卻成為了他開展工作的“障礙”。“應(yīng)用型科研很難拿出文章，我的論文主要是處理實際問題、實踐指導(dǎo)性較強，但不夠前沿。”但張宇沉浸于自己坐在實驗臺前創(chuàng)造具體實物的成就感。“搞研發(fā)就不能有過多的想法，我一旦分心就做不好工作了，”張宇說，“老師的本職工作是教學(xué)，在這個崗位上拿了國家給的工資，就要實實在在地做事，何況做的還是自己喜歡的事。”

留校工作就開始負(fù)責(zé)實驗教學(xué)和科研，張宇深知實驗室安全對學(xué)校和學(xué)生的重要性。在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)第二實驗樓建設(shè)時，他要求建筑方只建好室內(nèi)配電，實驗室的跑線和插座等由他帶領(lǐng)實驗室?guī)孜焕蠋熥约和瓿伞？紤]到實驗室線路多，為了學(xué)生用電安全和整潔美觀，他選用安全堅固的半圓形“扣線槽”布線，再固定到地板上，為學(xué)生的安全加上了一層“保護(hù)殼”。為避免虛接電線連接采用焊接方式，更加安全可靠。為了安全，中子大廳科研用電都是自己爬地溝、上橋架，親力親為，自己布置。

張宇認(rèn)為這是他作為實驗中心主任的“教學(xué)服務(wù)”，為學(xué)生營造安全的實驗室是他分內(nèi)職責(zé)所在。他的實驗課的第一節(jié)講的就是“實驗室安全、核安全”，到目前為止經(jīng)他手建成的實驗室26年來沒有出過任何事故，“學(xué)生教學(xué)實驗室的安全，永遠(yuǎn)是第一位的。”

在技術(shù)攻關(guān)的同時，張宇也注重對年輕技術(shù)人才的培養(yǎng)，通過傳幫帶，團(tuán)隊的兩位青年工程師得到了快速成長，已成為可獨當(dāng)一面的技術(shù)骨干。他還指導(dǎo)研究生團(tuán)隊以緊湊型中子發(fā)生器成果為基礎(chǔ)參加第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，取得了甘肅賽區(qū)金獎和全國總決賽銀獎的不俗戰(zhàn)績。

但張宇也有自己的難處，“理科思維評價工科科學(xué)，年輕人跟著干了四、五年沒有文章，并且工程項目周期長、見效慢，看不到希望就可能離開，很難建立穩(wěn)定的工科科研團(tuán)隊”。張宇說針對這種現(xiàn)象，希望能有更合理的分類評價體系，有利于新工科的發(fā)展。

參加工作幾十年里，張宇磨練形成了綜合應(yīng)用知識解決工程問題的能力，堅守實驗臺親手做出空間光環(huán)境模擬裝置、中子發(fā)生器等成果，持之以恒詮釋著“工匠精神”，但他卻評價自己“似乎沒啥看家本領(lǐng)，只是踏踏實實做人、認(rèn)認(rèn)真真做事。”