1、现有和未来核能系统的材料研发需求

（1）现有核能系统。第III/III+代反应堆最近发现了一些材料老旧和维修相关的问题，不仅影响长期以来一直重点研究的核心部件，还影响混凝土和电缆聚合物等材料。因此，需要开展以下研究：必须彻底检查上述问题，以确保相关部件的可靠性及其符合最新规范和标准；材料改进和开发新制造方法，如增材制造，实现更好的成型部件设计，提高效率，降低与供应链相关的施工和维护成本；在燃料方面，将通过提高导热率、减少芯块与包壳的机械和化学相互作用以及限制裂变气体释放等综合性材料解决方案，进一步提高运行条件下的安全性、异常情况下的容错性，并延长现有反应堆使用燃料的循环深度。

（2）未来核能系统。与现有轻水堆相比，第IV代核能系统用结构材料和燃料要承受更高的温度和温度梯度，以及更高的辐照水平。这些材料还需要相容非常规冷却剂，例如液态金属、熔盐或气体，这些冷却剂具有较强腐蚀性和侵蚀性，并且缺乏足够的服役经验反馈。迄今为止，没有任何商业材料能够完全满足第IV代核能系统的运行条件，需要进一步开展研究：详细说明包括运行和非正常条件下所有相关材料的设计规则、评估和测试程序；通过适当的数据驱动建模方法，结合先进的微观结构特征开发物理模型，以建立对材料的高层次理解和预测能力；开发先进的结构、燃料和其他核心材料解决方案，并应用先进的制造技术来获得热机械性能更优异、抗辐照性更好和流体相容性更强的材料；通过适用于产品寿命所有阶段的无损检测和测试方法，开发材料健康监测技术。

2、核能材料未来研究方向

（1）核能材料测试试验台。建立一个高效、集成的欧洲网络系统，应用先进和适当标准化的实验程序和方法，进行包括破坏性、非破坏性以及微观结构在内的核材料暴露、表征和测试，为核工业提供任何特定材料鉴定需求的参考，并协调中子辐照设施的使用倡议。

（2）核能材料加速平台。建立一个集成、高度自主的系统，将先进的特性和建模与现代数字技术相结合，通过设计实现材料的适应性和可持续性。通过应用其他技术框架中已经使用的方法，实现系统化、有针对性的加速材料改进和开发，甚至发现新材料，以大幅缩短材料研发的转化应用时间，进一步加强创新。

（3）先进预测方法。重点是将物理和数据驱动（即基于人工智能）的多尺度模型进行巧妙地结合，开发先进的预测方法，以快速、高效地直接应用于工业试验需求。

（4）材料改进和部件健康监测。通过无损检测进行先进监测方法的关键技术开发，将这些技术与适当的诊断和模拟工具（包括先进预测方法）相结合，使数字孪生技术得以广泛应用，以优化部件和设备寿命管理，并提高安全性。

（5）核能材料数据库。遵循可查找、可访问、互操作和可重用（FAIR）原则，利用目前正在开展的工作，建立一个有效的平台，包括核材料数据收集、存储、管理和使用的所有相关本体、标准、法规和程序。  （岳芳）