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加拿大萨省大学Jerzy Szpunar教授应我系邀请讲解未来核反应堆耐事故燃料研究

发布时间:2019-05-29浏览次数:185


520日下午4:30,应我院储建论坛邀请,加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)机械工程系Jerzy A. Szpunar教授在工科楼D345为师生作题为《未来核反应堆耐事故燃料研究》(Accident Tolerant Fuel for Future Nuclear Reactors)的学术报告。我院及来自全校的师生认真听取报告并就其中的科学问题进行了热烈讨论。

在讲座中Szpunar教授介绍了其在清洁能源领域研究的最新进展——用于未来核反应堆的耐事故燃料研究成果。在报告中教授首先介绍了全球主要国家能源使用的现状及其目前所用能源中各种能源类型占比众多数据表明全球大部分国家尤其是发达国家其能源消耗都在逐步从化石能源转向清洁能源。目前清洁能源主要包含风能、太阳能、核能等。中国的核能占总能源消耗比重相比其他世界主要国家则非常低,因此中国的核能在未来具有很大的发展空间与潜力。我国曾有大兴修建核电的计划,然而随着2011日本福岛核电事故的发生,我国的核电建设计划也逐渐降温乃至搁浅。教授简单介绍了福岛核电爆炸的原因,并随即讲到为了避免未来类似福岛核电事故再次发生,研究用于新一代核反应堆的耐事故燃料(Accident Tolerant FuelATF)非常重要并且势在必行。ATF属于新一代燃料系统,旨在提高燃料部件承受严重事故的能力。其次,教授讲述了其课题组从事的相关第四代核反应堆耐事故材料的最新成果。其主要内容有两点(1获得具有最佳导热性的ATF材料在重铀裂变过程中,采用的含有的不同氧原子个数的氧化铀(UO2+X)和氧化钍(ThO2是主要的核能燃料其中氧化铀中氧原子个数对该化合物的力学性能和热物理性能具有重要的影响,尤其对导热系数影响巨大,而导热系数又是ATF材料最关键的性能,其课题组通过基于第一性原理和密度泛函理论的严密计算最后得出结论当x=0.6可以得到具有最优导热性的ATF材料(2)新型复合ATF材料的获得与性能评估ATF材料的另一大特点必须具有高的熔点,目前世界主流研究方向为在燃料中加入SiC等材料一方面可以提高复合材料的熔点另一方面可以降低与水的反应活性。其课题组通过分子动力学模拟和放电等离子烧结技术制成了用于新一代核反应堆的复合ATF燃料,并且评估了辐射、孔洞、氧化等多种因素对该种燃料材料机械物理性能的影响。Szpunar教授的报告让在场师生深刻认识到清洁能源尤其是核能在人类生活和工业中的重要性,核能的快速发展必将会在未来极大的影响人类的环境生存与发展。与核能相关的多种领域还需我们进一步深入研究报告从基本的全世界能源消耗现状到深入讲解如何使用第一性原理分子动力学以及密度泛函理论进行新一代材料的计算与模拟内容充实丰富令在场的师生耳目一新引起场下师生与科研工作者深刻而广泛的思考。报告后,教授回答了老师和同学们提出的关于如何在高温下测量燃料导热系数以及如何通过第一性原理计算材料弹塑性机械性能等问题,并展开了详细而热烈的讨论。

主讲人简介:

Jerzy A. Szpunar教授,现任加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)机械工程系教授,博士生导师,加拿大清洁能源先进材料领域首席科学家(一级)(Tier I Canada Research Chair)。被认为是多晶材料的织构、结构与性能研究领域世界领先专家之一。曾在波兰克拉科夫接受教育,随后在克拉科夫核技术研究所,Otaniemi芬兰国家研究实验室,Riso国家实验室,万隆核研究所,萨塞克斯大学,杜伦大学和皇后大学工作,曾在首尔大学任教。大阪大学,东北大学(Tohoku University),印度理工学院的特邀教授,曾三次担任维也纳国际原子能机构的顾问。在麦吉尔大学任教22年,在此期间一直担任材料科学教授和Henry Birk冶金学院的主席,并创立了织构与微结构实验室,被认为是世界领先的微观结构研究中心。

Szpunar教授目前的研究主要涉及第四代核反应堆材料和支持清洁能源的新技术。他的研究兴趣非常广泛,涉及到材料相关的多种领域,包括金属材料的变形与重结晶过程,薄膜材料的结构与性能,微电子连接技术与材料,硬磁与软磁材料,材料高温氧化与腐蚀,腐蚀、侵蚀与磨损共同作用,X射线与中子衍射技术应用研究,晶界工程与表界面结构,氢膜,石墨烯储氢,晶间断裂,疲劳与失效,纳米结晶材料的超塑性与其他特性研究等。承担的主要国际及国家研究项目49项。担任多种国际学术期刊编委。发表论文1000余篇(SCI期刊600余篇),累计被引12074次,H指数53Google Scholar)。