本文選題：材料基因工程　切入點(diǎn)：核燃料元件材料　出處：《中國(guó)材料進(jìn)展》2017年06期

【摘要】：核能由于其高能量密度和低污染排放等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為未來(lái)能源的重要組成部分。然而,民用核燃料材料因其特殊的放射性,實(shí)驗(yàn)研究的安全防護(hù)成本極高,尤其是經(jīng)過(guò)輻照后的核燃料材料,分析和表征手段極其有限,如果采用傳統(tǒng)的"試錯(cuò)法"材料研發(fā)方法,將會(huì)使材料的研發(fā)成本大幅提高,因此,材料基因工程的研究思路正是適合于新型民用核燃料材料研究的技術(shù)路線。本研究組多年來(lái)以開(kāi)發(fā)新型民用核燃料元件材料為目標(biāo),通過(guò)第一性原理和CALPHAD技術(shù)的結(jié)合,先后建立了U、Pu等錒系元素的多組元熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù),并建立了輻照?qǐng)鲎饔孟碌臒崃W(xué)模型,對(duì)輻照?qǐng)鲎饔孟潞巳剂喜牧系南嘧儫崃W(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入研究,在熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)核燃料元件材料的凝固和時(shí)效過(guò)程組織演化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。這種基于材料基因工程的多尺度、多組元的材料設(shè)計(jì)研發(fā)思路為我國(guó)新一代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的民用核燃料元件材料的成分設(shè)計(jì)、組織控制、工藝優(yōu)化、性能改善及服役時(shí)間預(yù)測(cè)提供了重要的理論基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)材料基因工程方法在材料開(kāi)發(fā)中的廣泛應(yīng)用具有重要意義。
[Abstract]:Because of its advantages of high energy density and low pollution emission, nuclear energy has become an important component of energy in the future. However, because of its special radioactivity, the safety and protection costs of experimental research are extremely high. In particular, the means of analysis and characterization of irradiated nuclear fuel materials are extremely limited. If the traditional method of "trial and error" material development is adopted, the cost of material research and development will be greatly increased. The research idea of material genetic engineering is just the technical route suitable for the research of new civil nuclear fuel materials. For many years, this research group has aimed at developing new civilian nuclear fuel element materials, through the combination of first principles and CALPHAD technology. The multicomponent thermodynamics database of actinides such as UPu has been established, and the thermodynamic model of radiation field has been established. The thermodynamics and kinetics of phase transition of nuclear fuel materials under irradiation field have been studied in depth. On the basis of thermodynamics database, phase field dynamics model is used to systematically study the microstructure evolution of the solidification and aging process of nuclear fuel element materials, which is based on the multi-scale material genetic engineering. The research and development of multicomponent materials provide an important theoretical basis for the composition design, organization control, process optimization, performance improvement and service time prediction of the new generation of civil nuclear fuel element materials with independent intellectual property rights in China. At the same time, it is of great significance for the wide application of material genetic engineering in material development.
【作者單位】： 廈門(mén)大學(xué)材料學(xué)院;表面物理與化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(20720170038) 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(91226023)
【分類號(hào)】：TL34

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