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核工程與核技術:變“輻”為“?!?,讓核更多地造福人類
從美國向廣島、長崎投放原子彈導致的輻射結果,到后來的伊核問題,從切爾諾貝利事故到福島核泄漏,“核”這個詞,似乎一直同“輻射”、“危險”、“死亡”聯系在一起。導致很多人談“核”色變,因為擔心安全問題不敢接觸與“核”相關的專業。讓我們隨著國家同步輻射實驗室主任、首席科學家,中國科學技術大學核科學技術學院執行院長、博士生導師封東來教授,一起進入“核”的世界。
“事實上現代核科學技術的發展一直引領著最前沿的科學和新興技術產業的發展?!狈鈻|來教授說:“談‘核’色變,對帶‘核’的專業有天然的畏懼是因為對它不夠了解,其實‘核’在我們的生活中無處不在。”
你一定吃過方便面,方便面中的調料包和壓縮蔬菜是經過輻照殺菌的。生活中很多食物都是通過一定劑量的輻射照射或者等離子體殺菌處理,來殺滅寄生蟲卵和致病菌,從而延長保質期。
人們在醫院檢查身體拍的X光片、“CT”、“核磁共振”,公共場所常見的“安檢儀”都是對核輻射以及成像技術最直觀的應用。此外,利用等離子體的活性粒子,可以有效消滅傷口、空氣以及器皿表面的頑固病菌,在防疫、抗疫方面具有獨特的作用。
核技術的應用還有核能。核能是目前能夠大規模穩定供應且幾乎沒有二氧化碳排放的能源形式?,F在,掌握核技術的國家都在發展核能來取代化石燃料,期望大大降低碳排放量,從而實現未來的碳達峰和碳中和的目標。
據封東來教授介紹,核工業是高科技戰略產業,是國家安全的重要基石?!昂斯こ膛c核技術”專業主要包含核動力工程與核能利用以及核技術及應用等方面。但是隨著核能的和平利用和現代科技的發展,現在“核工程與核技術”的具體專業方向已經不僅僅是傳統的核電、核動力以及核探測和輻射防護,而是極大的延伸擴展到了其他核技術和工程領域,包括核醫學、粒子探測、等離子體和核聚變、加速器和同步輻射光子科學等方向,涉及物理、化學、材料、醫學和工程等多諸多交叉學科,是極具發展前景的高新技術專業。
該專業的主要是應用核科學與技術研究衍生出來的技術來解決醫學、能源、信息、電子、物理、材料、大科學工程及其它領域的科學和工程問題,旨在培養面向加速器和受控聚變裝置等“大國重器”、關系國計民生的清潔能源、核醫學以及高新技術產業等方面的復合型人才。
該專業主要包括核動力工程與核能利用、核技術及應用等方向,除了研究原子核物理和核反應堆物理和工程,還研究輻射探測及核電子學、核材料學、核醫學、等離子體物理和聚變工程、粒子加速器物理和同步輻射光子科學等方面。
進入大學,很多物理知識要從頭學起,并且更加深入。電磁學、力學、熱學、量子力學這些課程必不可少,基礎課程結束后,還會學習核電子學、加速器物理、反應堆物理等核心專業課程。
以中國科學技術大學為例,本科階段主要基礎課有:基礎數學(微積分、線性代數、數理方程、復變函數等),基礎物理 (力學、熱學、光學、電磁學)、原子物理、電動力學、量子力學、計算物理、流體力學、大學物理基礎實驗、電子學基礎等。專業課程包括:核電子學、探測器原理、現代X光物理原理、輻射防護、加速器物理、等離子體物理、反應堆物理、同步輻射光學概論、輻射醫學基礎等。
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從“兩彈一艇”到“華龍一號”,我國核工業從無到有、從小到大,逐步構筑了完整的核工業體系。我們獨立自主研制成功了原子彈、氫彈、核潛艇,支撐起了中華民族自立的脊梁,鑄就了共和國堅強的核盾牌。作為二十世紀人類最不能忽視的科技成就之一,核科學技術在國家安全、清潔能源、醫療設備、農業食品、工業應用乃至整個國民經濟建設中具有重要作用。
核科技是高科技密集領域,專業涉及諸多交叉學科。所以“核工程與核技術”專業畢業生就業領域比較寬泛。主要包括核醫學影像、核探測和核電子學等高新技術產業領域、加速器醫療和核藥、核電和能源、食品農業、核技術工業應用等領域。具體就業單位除了傳統的核科技、核工程部門外,一般集中在與近代物理技術和信息技術(IT)密切相關的部門。比如工業、環保等政府規劃和管理部門,科研設計研究所和高校,高新技術企業、國有核電集團等,主要從事規劃、設計、研究和管理等工作。
以中國科大為例,該專業本科生實行理工結合的寬口徑人才培養模式,近五年約76\%的畢業生進入國內外高校和研究所深造攻讀更高一級學位,15\%的學生進入華為等高新技術企業工作從事信息、電子、軟件類的工作,9\%的學生進入政府相關能源和環保部門、研究所和高校,也有個別畢業生進入國有大型核電企業集團工作。
據封東來教授介紹,核科學與技術發展到現在,和“核”相關的工作已經不再局限于核裂變電站和反應堆等高能核輻射的工作環境,而是更多和低能量端的電磁輻射有關聯,比如涉及X射線、低溫等離子體和電子加速器以及核電子學應用等,這類工作已經不是傳統意義上具有強輻射危害的和“原子核”相關的工作,沒有輻射危險,與其它不涉核專業并無不同。
即使在涉核的少部分領域,人們已經對各種高能粒子和核輻射的生物學效應有了深刻而明確的認識,即使真正工作于輻射環境,當前輻射防護的各種措施更加周密,更加安全。在從事存在某些輻射危害的工作時,只要嚴格按照工作程序,遵守輻射防護措施,對人體是不會構成傷害的。從業人員的年均輻射劑量,還遠不及經常乘飛機旅行的人受到的宇宙射線的輻射劑量,可見,只要了解了相關核知識,根本不用談“核”色變。
國家對核工程與核技術專業人才的需求及其迫切,除了滿足國家安全方面的人才需求,在大力發展核電作為清潔能源的背景下,從事核能方向的專業人才的需求更加旺盛。此外隨著核醫學影像、核電子學、加速器醫療的迅猛發展和等離子體技術在高新技術產業領域的巨大應用前景,核技術領域人才有巨大的需求缺口。面對這些領域和其它領域的需求,即具有核科學相關理論知識,又掌握相關工程技術的復合型人才在未來會更有競爭力。
目前國內在本科階段開設“核工程與核技術”專業的高校并不太多,主要有清華大學、中國科技大學、北京大學、哈爾濱工程大學、西安交通大學、上海交通大學、南華大學、四川大學、蘭州大學等二十余所高校。
清華大學一級學科在教育部第四輪學科評估結果為A+學科,專業涵蓋面廣,在反應堆物和核探測等方面實力雄厚。核能與新能源技術研究院擁有若干座實驗核反應堆、核燃料與后處理研究設施。
中國科學技術大學核科學與技術是國家一級重點學科,“雙一流”建設學科,在第四輪學科評估結果為A+,在等離子體和聚變工程、加速器物理和同步輻射應用等方面獨具特色。
西安交通大學是全國最早創建該專業的高校之一,在反應堆物理和核能工程方向積淀深厚。西安交通大學該專業實施卓越工程師人才培養模式,采取中小班教學,理論教學與實踐緊密結合,培養創新思維和創新設計能力。
哈爾濱工程大學核科學與技術學院前身是“哈軍工”的原子能專業和核動力裝置專業。哈工程也是國內最早設置核專業的高校之一,在核能和核動力方向具有優勢。核化工與核燃料工程專業是首批教育部“卓越工程師教育培養計劃”專業。
南華大學核科學技術學院也是國內最早成立的核學院之一,現有核工程與核技術、輻射防護與核安全、核化工與核燃料工程和核物理四個本科專業,其中核工程與核技術專業是首批國家一流本科專業。
要提醒考生注意的是,各?!昂斯こ膛c核技術”專業一是按專業招生,一是按大類招生(實驗班)招生。如清華大學清華“核工程與核技術”專業統一按數理大類招生。數理大類是清華數學、物理、工程物理等優勢學科的結合,具有最強的數學、物理實力及多學科交叉的教學與學術環境。
中國科學技術大學核科學技術學院設有應用實驗物理、工程物理和核工程與核技術三個本科專業,本科招生大類按“工科實驗班”招生。另外,中國科大“核工程與核技術”是強基計劃招生專業,實行“4+5”本博培養模式,采取學分制管理,統籌本科和博士階段培養計劃。
哈爾濱工程大學目前設有“核工程與核技術”和“核化工與核燃料工程”兩個本科專業。西安交通大學“核工程與核技術”也是強基計劃專業招生,普通類在“工科試驗班”也有該專業招生。
投身核科學領域要有攻堅克難、勇攀高峰的精神品格和打造大國重器的光榮感與使命感。封東來教授介紹,在學習能力和素質方面,良好的數理基礎必不可少。學習這個專業的學生應該已經具備比較寬廣的物理基礎知識,且具有較強的動手能力,以及較高的計算機水平和外語應用能力。當然,自學能力和創新意識也是極為可貴的。
一般來說,報考這個專業對身體條件無特殊要求??赡苡行w檢意見中,對于患有屈光不正(近視眼或遠視眼)任何一眼矯正到4.8鏡片度數大于400度的,不建議就讀。當然這并不是硬性規定,考生在報考時,還是要認真閱讀各高校招生章程中的具體要求。
核科技,新興技術發展的引領者
多學科相互交叉的高新技術專業
核心的基礎課、專業課有哪些?
核科技是高科技密集領域
從事“核”相關工作,對人體有傷害嗎?
什么樣“核”人才更有競爭力?
開設院校二十余所
注意各大類招生名稱
報考核工程與核技術注意什么?
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