服務(wù)國(guó)家科技重大專項(xiàng) 聚焦核燃料顆粒學(xué)交叉創(chuàng)新記清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副教授劉馬林

◎ 文/王 艷 楊 通

近日，2020 年“中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)青年顆粒學(xué)獎(jiǎng)”評(píng)選結(jié)束，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副教授劉馬林憑借在核燃料顆粒學(xué)方面做出的突出成績(jī)，榮膺2020 年度“中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)青年顆粒學(xué)獎(jiǎng)”。

“評(píng)選青年顆粒學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)有二十多年歷史，榮獲該獎(jiǎng)是對(duì)我之前工作的肯定，為以后工作提供了動(dòng)力。特別感謝核研院和高溫氣冷堆國(guó)家科技重大專項(xiàng)提供的廣闊研究舞臺(tái)，我深知自己工作水平離前輩們還差的較遠(yuǎn)，以后要更加努力地學(xué)習(xí)?！闭劶矮@獎(jiǎng)，劉馬林說(shuō)道。

劉馬林，2000 年進(jìn)入清華大學(xué)化工系就讀，2004 年免試直接攻讀博士學(xué)位，2008 年7 月至2009 年2月在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)交流訪學(xué)，2009 年博士畢業(yè)后入選清華大學(xué)核研院“235”人才計(jì)劃，留校工作，現(xiàn)任清華大學(xué)核研院副教授、博士生導(dǎo)師、新材料研究室副主任。

核燃料顆粒學(xué)屬于顆粒學(xué)和先進(jìn)核燃料交叉領(lǐng)域，劉馬林從事該領(lǐng)域的學(xué)習(xí)與研究，至今已有10 多年，近年來(lái)主持了包括國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題等多個(gè)重要項(xiàng)目，獲中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、清華大學(xué)“學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)”，入選北京市優(yōu)秀人才、北京市高等學(xué)校青年英才、江蘇省“雙創(chuàng)人才”等人才項(xiàng)目。

“頂天立地”是清華大學(xué)堅(jiān)持的科研工作理念，也是核研院60 年傳承下來(lái)的“精神指引”。劉馬林說(shuō)：“頂天是指基礎(chǔ)研究要做到學(xué)科的國(guó)際前沿上，爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際研究領(lǐng)域的尖端。立地是研究要面向國(guó)家及產(chǎn)業(yè)需求，立足中國(guó)國(guó)情促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。國(guó)家科技重大專項(xiàng)正好提供了‘頂天立地’的研究平臺(tái)，既直接面對(duì)重大科技工程任務(wù)攻關(guān)，踏踏實(shí)實(shí)的做出產(chǎn)品，其中又有很多極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題值得我們用心去探索?！?/p>

高溫氣冷堆以其固有安全性和高溫?zé)崮茉谀茉撮_發(fā)和利用方面的多用途性，被國(guó)際上作為第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)先研究開發(fā)對(duì)象。劉馬林作為核研院燃料元件研究團(tuán)隊(duì)的一員，參與了高溫氣冷堆核電站示范工程國(guó)家科技重大專項(xiàng)核心子課題，和團(tuán)隊(duì)成員一起進(jìn)行復(fù)雜過(guò)程解耦和分解優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立完整工藝包，實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和四層氣相沉積的連續(xù)進(jìn)行，大幅提高效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。在研究過(guò)程中，劉馬林在一線參與生產(chǎn)線建設(shè)全過(guò)程，親歷了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的流化床-化學(xué)氣相沉積顆粒包覆技術(shù)到工業(yè)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，為我國(guó)第四代核電技術(shù)未來(lái)商業(yè)化提供重要技術(shù)支撐。

流化床-化學(xué)氣相沉積技術(shù)是化工流態(tài)化學(xué)科和材料制備化學(xué)氣相沉積技術(shù)的交叉應(yīng)用，是包覆燃料顆粒制備的技術(shù)基礎(chǔ)?！拔业膶W(xué)術(shù)研究從不單純追蹤熱點(diǎn)，而是與專項(xiàng)科技攻關(guān)緊密結(jié)合”，劉馬林談到。以“動(dòng)量/質(zhì)量/熱量傳遞－化學(xué)反應(yīng)耦合”為科學(xué)核心，劉馬林建立了流化床-化學(xué)氣相沉積顆粒包覆CFD-DEM-CVD 模型，基于模擬結(jié)果提出“有效包覆區(qū)-過(guò)渡包覆區(qū)”概念和放大準(zhǔn)則。另外，他在顆粒流化包覆過(guò)程監(jiān)控、復(fù)雜結(jié)構(gòu)ECT 測(cè)量技術(shù)、高密度顆粒流化-混合特征分析、FCM 基體低溫?zé)Y(jié)等方面也取得了很多創(chuàng)新成果。這些研究為核燃料制備生產(chǎn)線的優(yōu)化和放大提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

談及未來(lái)，劉馬林表示將不忘初心，繼續(xù)堅(jiān)持頂天立地的科研理念，服務(wù)國(guó)家科技重大專項(xiàng)，聚焦核燃料顆粒學(xué)交叉創(chuàng)新，為國(guó)家和社會(huì)作出更大的貢獻(xiàn)。