服務國家科技重大專項 聚焦核燃料顆粒學交叉創新記清華大學核能與新能源技術研究院副教授劉馬林

◎ 文/王 艷 楊 通

近日，2020 年“中國顆粒學會青年顆粒學獎”評選結束，清華大學核能與新能源技術研究院副教授劉馬林憑借在核燃料顆粒學方面做出的突出成績，榮膺2020 年度“中國顆粒學會青年顆粒學獎”。

“評選青年顆粒學獎已經有二十多年歷史，榮獲該獎是對我之前工作的肯定，為以后工作提供了動力。特別感謝核研院和高溫氣冷堆國家科技重大專項提供的廣闊研究舞臺，我深知自己工作水平離前輩們還差的較遠，以后要更加努力地學習。”談及獲獎，劉馬林說道。

劉馬林，2000 年進入清華大學化工系就讀，2004 年免試直接攻讀博士學位，2008 年7 月至2009 年2月在美國俄亥俄州立大學交流訪學，2009 年博士畢業后入選清華大學核研院“235”人才計劃，留校工作，現任清華大學核研院副教授、博士生導師、新材料研究室副主任。

核燃料顆粒學屬于顆粒學和先進核燃料交叉領域，劉馬林從事該領域的學習與研究，至今已有10 多年，近年來主持了包括國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家科技重大專項子課題等多個重要項目，獲中國核能行業協會科技進步一等獎、清華大學“學術新人獎”，入選北京市優秀人才、北京市高等學校青年英才、江蘇省“雙創人才”等人才項目。

“頂天立地”是清華大學堅持的科研工作理念，也是核研院60 年傳承下來的“精神指引”。劉馬林說：“頂天是指基礎研究要做到學科的國際前沿上，爭取進入國際研究領域的尖端。立地是研究要面向國家及產業需求，立足中國國情促進科技成果的轉化。國家科技重大專項正好提供了‘頂天立地’的研究平臺，既直接面對重大科技工程任務攻關，踏踏實實的做出產品，其中又有很多極具挑戰性的科學問題值得我們用心去探索。”

高溫氣冷堆以其固有安全性和高溫熱能在能源開發和利用方面的多用途性，被國際上作為第四代核能系統的優先研究開發對象。劉馬林作為核研院燃料元件研究團隊的一員，參與了高溫氣冷堆核電站示范工程國家科技重大專項核心子課題，和團隊成員一起進行復雜過程解耦和分解優化設計，建立完整工藝包，實現工藝標準化、自動化和四層氣相沉積的連續進行，大幅提高效率和質量穩定性。在研究過程中，劉馬林在一線參與生產線建設全過程，親歷了實驗室研發的流化床-化學氣相沉積顆粒包覆技術到工業生產力的轉化，為我國第四代核電技術未來商業化提供重要技術支撐。

流化床-化學氣相沉積技術是化工流態化學科和材料制備化學氣相沉積技術的交叉應用，是包覆燃料顆粒制備的技術基礎。“我的學術研究從不單純追蹤熱點，而是與專項科技攻關緊密結合”，劉馬林談到。以“動量/質量/熱量傳遞－化學反應耦合”為科學核心，劉馬林建立了流化床-化學氣相沉積顆粒包覆CFD-DEM-CVD 模型，基于模擬結果提出“有效包覆區-過渡包覆區”概念和放大準則。另外，他在顆粒流化包覆過程監控、復雜結構ECT 測量技術、高密度顆粒流化-混合特征分析、FCM 基體低溫燒結等方面也取得了很多創新成果。這些研究為核燃料制備生產線的優化和放大提供了重要的技術基礎。

談及未來，劉馬林表示將不忘初心，繼續堅持頂天立地的科研理念，服務國家科技重大專項，聚焦核燃料顆粒學交叉創新，為國家和社會作出更大的貢獻。