近日，我系核工程与核技术专业王柱老师在国际知名期刊《Journal of Nuclear Materials》（核科学与技术SCI一区Top，IF=2.8）上发表题为“Prediction of thermal conductivity in UO₂ with SiC additions and related decisive features discovery”的学术论文，揭示了UO₂-SiC燃料热导率与相关结构特征的变化关系。

在核燃料或核反应堆使用的材料中，热导率是一个至关重要的材料属性，将影响燃料温度分布，精确地了解核燃料的热导率对于核反应堆系统的安全至关重要。目前UO₂芯块/Zr包壳燃料的主要问题之一是其热导率较低，使芯块在导热过程中存在较高的温度梯度，这可能导致芯块开裂。针对现有燃料体系的不足，在UO₂基体中加入第二相颗粒制备复合燃料一直是研究热点。第二相颗粒可以在一定程度上提升芯块热导率，减少因温度梯度过高而引起的芯块开裂的情况。SiC颗粒常被加入到UO₂基体中，用于改善燃料热导率。SiC颗粒的结构特征，如颗粒体积分数、尺寸和空间分布等，可能会对UO₂-SiC复合燃料的有效热导率产生很大影响，但它们之间的具体联系仍未明确。

本论文采用有限元法（FEM）和机器学习法（ML）结合的方式对燃料热导率进行预测及影响特征进行研究，并结合实验数据对模型进行验证。研究发现，由于UO₂-SiC复合燃料实际制造工艺的限制，可以保证在SiC颗粒一定体积分数的条件下，用较小的UO₂颗粒与较小的SiC颗粒进行烧结，同时使SiC颗粒在烧结过程中均匀分布和分散，从而使得UO₂-SiC复合燃料的热导率最大，该成果将为UO₂-SiC复合燃料的实际制造过程提供有效指导。

我校为该项研究成果的第一完成单位，该项研究得到校级科研基金项目（C122022016）和核技术应用创新发展研究中心科研平台（C322024001）的资助。

当前，我系正按照学校“三步协同走”的战略部署，着力推进四川省“双一流”贡嘎计划培育学科——“核科学与技术”的建设工作，大力打造“核工程与核技术产业学院”的应用型创新型高素质人才培养模式，不断提升科研能力和教学水平，为将来的硕士点申报积极准备。

来源：核工程与核技术专业

通讯员：王柱

编辑：张崇棋

审核：鄢泽林

2024.08.27