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跨界融合 聚焦核材料研究新热点
文章来源:中国核工业报 日期:2018年12月19日

近日,中国新型核材料和核燃料频繁报道:11月24日,中国第一台自主研发的锆合金材料—— CF3核燃料组件N36锆合金材料成功上市,符合第三代核电的要求。通过验收,其综合绩效指标处于国际先进行列; 11月26日,在中国核燃料短期目标之后立即完成对射式辐照(6个循环)和第一个全尺寸压水反应堆环形燃料组件试件在接受离线检验后,MG游戏中心的子公司中国原子能科学研究院成功完成了世界上第一个循环燃料零功率物理实验,并在该高性能燃料组件工程应用的研发中处于领先地位...... p>

这些鼓舞人心的成就再次向世界证明,经过几代人的努力和奉献,中国建立了比较完整的核材料研发和生产体系,已成为世界上为数不多的几个国家之一。掌握核材料研究与开发的核心技术。一。更重要的是,中国先进核燃料和材料的发展水平已从跟踪转向跟踪,运行和领先。

新时代,新使命。如今,跨境整合和协同创新正成为核材料研究和开发的新热点。围绕这一主题,在不久的将来,国防科技工业核材料技术创新中心(以下简称“创新中心”)在北京召开了第一届核材料技术创新学术会议,180多位专家学者在核材料相关技术领域聚集在一起。我们将密切交流中国核材料研究开发的经验和成果,积极探索核材料领域新技术,新方法,新设计的应用,帮助核能产业不断发展。

  我国三大核材料领域的技术水平

核材料没有国际定义。从最广泛的意义上讲,核材料是指核工业中使用的材料,包括核能和核武器的材料。但是,人们认识到核材料是核工业的创新和发展以及核能发展的先行者的物质基础。两者相互依存,相互促进,第一代材料配备了一代。核材料研究与开发的深度和广度反映了国家技术和核工业的水平。

根据他们自己的理解和研发需求,创新中心将核材料分为几个领域,如核燃料和核工程材料,核特殊同位素材料和材料交叉。在这次学术会议上,根据这一分类组织专家和学者。研究和发展成就以及该领域的未来趋势。

在核燃料和工程材料领域,中国AP/CAP反应堆核电关键材料的研发和相关设备制造的总体能力得到了提高,三代核电供应链系统得到了发展。形成。未来,核材料将向高纯度,高综合性能,大规模,集成,锻造,智能制造等方向发展;用于水反应堆和快堆的新型先进耐燃料燃料(ATF)和环形燃料。燃料将加速试验的试验和开发,并尽快实现工程应用。

在特殊同位素领域,核特殊同位素和该国迫切需要的稳定同位素具有开发中试规模原型的能力,并将在未来进一步提高生产规模和经济规模。

在跨学科材料领域,跨学科和跨学科的材料整合是实现核工业颠覆性创新的必然途径,也是核材料发展的必然趋势。在材料计算技术方面,目前正在进行反应堆材料和燃料的多尺度模拟,并开发了CrystalMD等一系列程序,初步实现了反应堆压力容器钢辐照脆化的多尺度耦合模拟。在新材料领域,新型核材料不断取得新的突破,并正在积极开发纳米核技术,石墨烯,碳化硅和复合材料,特种单晶,多晶,高强度和坚韧材料等应用。 - 高温材料和特殊功能材料。基础研究与开发。在智能制造方面,增材制造技术的进程得到了进一步加快,并开展了3D打印技术在大型部件成型和特殊功能部件整体成型中的应用研究。

然而,会议专家提醒说,尽管取得了丰硕成果,但中国核材料研究与发展水平与建设新时代核电的目标仍存在较大差距。它应着眼于国家战略需求,瞄准世界核材料科学技术,加强顶层规划和协调。协调,跨界整合,协同创新,力争在本世纪中叶实现世界领先的核材料技术水平。

  新技术能创造的奇迹

先进核燃料,核工程材料的研究和开发,以及核材料领域新技术和新方法的应用,将在促进先进核能技术的突破和促进多样化应用方面发挥作用,帮助核能继续发展开发。

例如,在核燃料和核工程材料领域,防止事故燃料(ATF)的开发有利于提高核燃料部件的事故遏制能力和固有安全性。它可以长时间抵抗严重的核事故,并延长反应堆事故条件下的不干预。时间大大减少,直到消除氢爆炸的风险;一些先进的燃料技术可以提高燃料循环成本,从而提高核能的经济性。研究核燃料部件包层,反应堆内部构件,堆叠压力容器用钢管和管道阀门等核工程材料,以及核燃料循环主要环节中的关键设备材料,可以确保核环境服务的安全,迫切需要核材料研究与开发。任务。

核材料领域的新技术和新方法的应用,以纳米核技术为代表的颠覆性材料创新,石墨烯和碳化硅的核应用以及3D打印技术将有力地推动核能产业升级为新的阶段;材料的多尺度模拟基因组学技术,大数据分析和各种辐照后检测方法的发展,无疑将大大缩短核材料生产和制备的研发进度和自主创新的表现。业界一直认为,人工智能将创造下一代新核能材料的奇迹。

  打造核材料研发的高端智库

高能量浓度,冷却介质腐蚀,特殊中子注量和辐射损伤......核材料的工作环境非常特殊,除了一般工程材料的性能外,还具有良好的核心。理化性质和良好的环境相容性。例如,核燃料包壳材料作为核反应堆的安全屏障之一,具有最小中子俘获截面,高导热率,高强度,良好的韧性,耐腐蚀性,耐辐射性和良好的热稳定性的特征。超出一般限制的各种特征也决定了核材料自主研发的难度。在核材料领域建立一个具有重要影响力和知名度的高端智库,不仅要实现国家战略要求,还要实现产业发展的现实诉求。

2016年5月,国防科技工业局批准在中国原子能科学研究院的基础上建立国防科技工业核材料技术创新中心(系统设计类),开展核材料战略研究。规划,系统创新研究和设计,尖端技术和基础。理论研究致力于成为核材料创新基地,高端智库和协同创新平台,代表国家最佳水平,得到国际同行的认可。

创建中心成立两年来,不断加强组织和体系建设,积极探索和完善开放式合作的运行机制和运作模式,投入1600万元,组织了“新世纪”等30多个主题。核材料技术发展战略研究“。研究重点是核燃料生产和加工关键材料的开发,先进的核燃料组件材料和制造,先进和特殊反应堆的关键材料,乏燃料后处理的关键设备材料,高放废物和密封材料的处置,特种同位素的生产,制备和应用材料等,并举行了一系列的学术活动,组织了多个机构签署了战略合作协议,初步形成了创新的协同作用。 (沉文聪)

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