張家驊

曾任中國科學院上海原子核研究所（現中國科學院上海應用物理研究所）第四任所長、名譽所長，上海市第五、第七、第八屆人民代表大會代表，上海核學會原理事長。長期從事同位素應用技術研究、同位素儀錶研製、釷基核燃料循環研究，是我國傑出的核物理學家、我國放射性同位素應用領域的創始人之一、著名愛國人士。在美國期間，實驗證實電子和正電子具有不同的穿透率，對薄窗計數器探測效率的校正十分有用。在北京、上海廣泛開展同位素和射線的應用研究，如永久發光粉、放射線同位素電池的研製，同位素源X射線熒光分析，釷作為新核能的基礎研究等。五十年代後期多次負責開辦同位素應用訓練班、核電子儀器維修訓練班，為我國放射線同位素的研究應用培養了大量人才。編著有《放射性同位素應用基礎知識》、《放射性同位素X射線熒光分析》等。

1915年4月 出生於福建省福州市。

1936年 入清華大學物理系學習。

1940年 畢業於西南聯合大學。

1940年9月～1941年7月 任中法大學附中教員。

1941年9月～1948年7月 任西南聯合大學、清華大學物理系助教、教員。

1949年～1952年 在美國聖路易城華盛頓大學研究生院獲碩士、博士學位。

1952年8月～1953年8月 任美國華盛頓大學回旋加速器實驗室物理員。

1953年9月～1954年6月 任美國伍斯特學院訪問教授。

1954年9月～1955年4月 任美國俄克拉荷馬州A&M學院助理教授。

1955年8月～1962年6月 任中國科學院物理研究所、原子能研究所副研究員。

1962年6月～ 任上海原子核研究所研究員、副所長、所長、名譽所長。

張家驊，1915年4月出生於福州一個商人之家。這箇舊式家庭不準家中兒童進入正規學校接受新式教育，因此他的幼年教育，整整10年都在私塾中度過，直到1930年秋才得以進入初中學習。他對各門課程都感到新鮮，尤其對物理和數學特別感興趣。接觸到的一些新思想，如“科學救國”等對他有很強的感染力。可以說父親送他進學校的決定是他人生道路上的一個重要的轉折點。

1936年張家驊高中畢業后考入清華大學物理系。秀麗的校園、嚴謹的教學、完整的設備，以及故都到處可見的名園、古迹、文化遺址令他目不暇接、讚嘆不已。然而緊接著發生了1937年7月7日“盧溝橋事件”，日本推行全面侵略，清華大學被迫南遷長沙，與北京大學、南開大學聯合成立了“長沙臨時大學”。張家驊於9月輾轉來長沙上課。開課一學期后，再遷昆明，更名西南聯合大學。張家驊參加了學校為家境清寒學生組成的步行團，歷時兩個月，徒步三千里，從長沙來到昆明。這個不到300名同學、10多位教師的步行團中有知名教授聞一多、曾昭掄、李繼侗等。沿途跋涉雖然勞累，但也領略了祖國山河的壯麗和少數民族奇異的風土人情，接受了一種特殊的愛國教育。初到春城，環境恬靜、四季如春，倒是個讀書的好地方。可惜好景不長，太平洋戰爭擴大后，日本飛機轟炸昆明頻繁，天天空襲，日日鑽洞，無法正常學習。

1940年張家驊畢業於西南聯大，畢業后曾在中法大學附中教書一年，1941年9月回西南聯大物理系任助教。1945年張家驊應考赴美學習，被安排在第二批派遣。由於多種原因，直到1949年1月才成行。他在美國聖路易城的華盛頓大學研究生院原子核物理專業學習，1950年、1952年先後獲得了碩士、博士學位。學業完成後，張家驊決定立即回國，連船票都已訂好，就在舉行結業典禮的前兩天，突然接到美國移民局來信，認為他的離美將會損害美國的利益，故不準離開美國，若擅自離美，將會面臨坐牢與罰款的處罰。張家驊請他的校長、著名的諾貝爾物理獎獲得者A.H.康普頓（Compton）到華盛頓代為疏通，但仍未能成行。此後他基本上每個季度都向移民局申請回國，均未成功。1953年9月後，他來到伍斯特（Wooster）大學作訪問教授，幾個決心回國的中國留學生共同商定，給美國總統艾森豪威爾寫信要求回國。這是一封公開信，於1954年暑假同時發給美國總統和英國《衛報》。由於簽名按英文姓氏字母順序排列，張（Chang）排在第一個，以後常被稱為張家驊等22人的致美國總統公開信。正是登載在英國《衛報》上的名單有力地配合了中國政府代表團在日內瓦同美國政府的談判。經過中國政府的嚴正交涉，以及美國友好人士的聲援與國際輿論的幫助，張家驊於1955年5月經香港、九龍，在港警的武裝監視下，回到了祖國。

1955年6月中旬，張家驊自福州家鄉偕妻陳雲嵐及幼子前往北京，到中國科學院原子能研究所（當時稱近代物理研究所）工作。

張家驊1979年任上海原子核學會理事長，直到1987年連任三屆期滿。他參與創辦了學術期刊《核技術》，並任第一任主編。

張家驊是第五、七、八屆上海市人民代表大會代表。

技術研究

張家驊剛到所時，先在趙忠堯領導的一室工作，趙忠堯請他設計回旋加速器主體部分。經一年左右，提出了初步設計圖。后因決定從前蘇聯購買回旋加速器，該工作被中止。隨後趙請他領導研製電流穩定控制線路。1956年下半年，物理研究所決定成立同位素和核技術應用研究室（即八室），由張家驊和馮錫璋二人任副主任（無主任），共同籌建該室。同位素與核技術的推廣應用是和平利用原子能的重要方面，在中國尚屬空白。為了使這項應用性的科學技術在國內迅速普及，原子能所領導決定立即著手開辦放射性同位素應用訓練班，由張家驊、馮錫璋共同負責籌辦。從1957年到1959年，先後舉辦了同位素應用知識訓練班7期和同位素應用實驗技術與儀錶維修訓練班7期，學員總數超過千人，以後大多成為全國各地同位素和核技術應用的骨幹力量。在講課基礎上，由張家驊、馮錫璋為主編寫了《放射性同位素應用知識》一書。在講課與《應用知識》一書中，張家驊負責原子核物理和核探測技術部分。實驗技術與儀錶維修訓練班則完全由張家驊主講。他講的課和所寫教材，深入淺出，條理清楚，內容精練，學員和讀者反映特別好。從八室成立到1962年八室調整到上海原子核研究所以前，張家驊還指導八室青年積極開展同位素和核技術應用研究和推廣工作，先後進行過G-M薄窗計數管、胃內窺微型G-M計數管、液體閃爍計數器、測厚儀等放射性儀器的研製。他們還曾經與有關工廠合作進行過紙張、塑料薄膜、電容器鋁箔等材料的厚度測量與控制研究，曾到本溪鋼鐵公司配合廠方建立鈷60γ射線高爐壁厚監測儀；協助陽泉煤礦建立炸藥線的火藥斷線射線檢查方法等。他在這些工作中為中國同位素應用工作的起步和對青年科技人員的培養成長發揮了重要作用。張家驊是中國同位素應用創始人之一，起到了奠基的作用。

1962年由於專業布局的調整，張家驊所在的同位素與核技術應用研究室合併到上海新成立的中國科學院原子核研究所（后更名為中國科學院上海原子核研究所），成為該所的八室。張家驊愉快地接受了組織上的安排，隨室到了上海原子核所，任八室主任。開始時，他主要領導開展同位素應用、核儀器研製和電子靜電加速器應用等研究，后又擴大到核輻射應用、放射化學、核分析化學範疇，為原子核研究所的同位素與核技術應用研究奠定了良好、全面的基礎。這期間，他曾參與了上海先鋒電機廠2MeV電子靜電加速器的推廣生產、調試和鑒定工作。中國曾支援阿爾巴尼亞一台先鋒廠生產的2MeV電子靜電加速器，張家驊與八室同志負責為阿方培養了15名留學生，並派人到阿方協助安裝調試。

可惜好景不長，緊接而來的“文化大革命”，使他基本上喪失了從事科學工作的機會。“文化大革命”十年，正是他年富力強之時，所造成的損失是無法估量的。但他認為這“在漫長的人生道路上畢竟是短暫的，何必耿耿於懷呢？”他慶幸自己還能“為中國的核科學技術的發展再盡綿薄之力！”

“四人幫”垮台後，他開始可以參與課題組工作。當時二機部為鈾礦和金礦勘探開展了同位素X射線熒光分析工作，需要編寫一本這方面的書。張家驊愉快地承擔了該書主編任務。這本書花了他很大精力，於1981年由原子能出版社正式出版。

恢復工作后，他不顧年事已高和視力嚴重衰退，抱著強烈的工作慾望，投入到他思慮已久的釷基核燃料循環研究。

巨大貢獻

張家驊自70年代起致力於釷基核燃料循環的研究，專心致志思考研究進程中的每一項細節。他自認為這是他回國以來親自參加的比較稱心的研究課題。

他認為，一個國家的人均能源消耗是這個國家是否發達的標誌。中國煤和石油資源有限，發展核能是必由之路。如今世界各國發展核能所需的核燃料主要是鈾。中國鈾的資源並不豐富，但釷的資源卻有相當儲量。中國已探明的稀土資源儲量約有30萬噸的共生釷，其中有含釷量較高儲量不小的獨居石。因此，從長遠觀點來看，實現以釷基作為核能資源將是十分重要的。

他從核能工程角度考察，認為釷的物理性能比鈾238為好。釷232-鈾233組合燃料有可能在慢（熱）堆中實現自持式運行，而且可以採用工藝上最為成熟的輕水型反應堆。而以鈾238-鈈239為組合燃料則只能在快中子反應堆內實現自持或增殖，技術難度較大。

使用釷基核燃料有一個眾所周知的不利因素，那就是會產生髮射高能γ射線的釷228子體。針對這一難題，張家驊及其課題組首先查明釷228的來源：釷232經（n，2n）反應產生釷231，經β衰變，產生鏷231，再經（n，γ）反應產生鏷232，經β衰變變成鈾232，然後再經過α衰變成為釷228。控制釷228產生的關鍵在於減少鈾232母體的生成。（n，2n）是有域反應，只有通過快中子才有（n，2n）反應。堆中子譜如快中子含量少、鈾232產額相對就少。張家驊等通過實驗證實了“232U/233U的比值與反應堆中子流中的快中子含量成正比”。因此只要改變反應堆設計參數，減少中子能譜中的快中子含量，就可以有效地控制源於釷228子體的高能γ射線源的產額。

張家驊經過分析認為，經過長時間照射以後233U/232Th可以達到一個飽和值。這個值與反應堆參數有關。為此，張家驊等在參考比照已知四種天然放射性核素系所具特性基礎上，進行了理論計算，證實在反應堆衍生核素序列達到飽和穩定狀態時，這些衍生核素的相對比值保持恆定。他們定名此衍生核素序列為“第五不穩定核素系”。第五核素系的成員數比四個天然核素系成員數要大得多，也龐雜得多。

第五不穩定核素系概念有一個重要的應用，就是深度燃耗的問題，由於233U/232Th達到飽和，系統中233U燃料的含量基本上維持恆定，這樣使233U的鏈式反應得以連續進行。233U不斷裂變掉，而又源源不斷地得到補充。按照他們的計算，這種釷—鈾組合燃料實現自持是比較容易的，但實現核燃料的增殖似乎是困難的。

釷—鈾組合燃料的燃耗可以比鈾—鈈組合燃料的燃耗深。這是由於鈾238產生的鈈239產額較少，因此，釷—鈾組合燃料可以比鈾—鈈組合燃料燒的時間長，減少了后處理工作量。

這項工作，張家驊在悉尼舉行的第九次太平洋地區國際核會議上提供了書面報告。

1980年，張家驊被任命為原子核所副所長，1982年任所長，1983年後任名譽所長。任副所長、所長期間，他為輻照保鮮等應用倡議並積極推動建成上海市輻照中心，領導開展了一系列輻照保鮮實驗研究工作。他親自主持了回旋加速器改建方案的審定，主持確定引進一台4MeV質子靜電加速器，以開展質子X光熒光分析等核技術應用。他曾提出在原子核所建立一座科學實驗用的高通量堆。他關注了2×6MeV串列靜電加速器廠房的設計與建造。總之，在所黨委領導下，張家驊在制訂科研規劃、加強所的學術領導、開展國內外學術交流等方面做了他力所能及的工作。