在全球能源紧缺的背景下，核能作为一种清洁、可持续、能大规模应用的能源，势必成为未来几十年最有发展前景的新能源之一。我国《核电中长期发展规划(2011-2020年)》和《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》明确指出要安全高效发展核电，提高核电在能源供应中的比重。另一方面，我国核电站大多分布在粤港澳大湾区等沿海经济发达、人口密集区，一旦发生类似2011年日本福岛核事故，将对我国能源战略、社会安全和核能“走出去”造成难以弥补的影响。因此，安全高效发展核电对于我国能源安全和经济安全具有重要战略意义。

        我国在运和在建核电站以压水反应堆为主，以核裂变能和水冷却剂为主要特征。核结构和材料在高温、辐照、腐蚀环境下的力学性能及其老化决定着关键核电装备和构件的性能和服役寿命。核反应堆一回路、二回路的流动传热特性直接影响反应堆的换热效率。因此，核反应堆系统的关键力学问题研究对于核电安全性和经济性具有举足轻重的作用。其中，最关键是对核反应堆系统相关力学特性进行定量可靠预测，从而实现核电厂更合理的生命周期管理（设计、建造、运行、维修和退役）。核反应堆具有多物理和多时空尺度的复杂性。多物理是指力学、材料、热工水力、核物理、核化学等多领域交叉；多时空尺度体现在时间上从数十年服役周期到秒级以下的核物理反应，空间上从几十米的安全壳到数毫米的燃料芯块、纳米级的材料辐照缺陷，带来了理论和技术上的极大挑战。

        目前核能领域仍存在不少尚未解决的关键问题，力学在其中扮演着举足轻重的角色，如：反应堆结构材料辐照后的力学性能定量预测理论，核燃料芯块的考虑微观损伤演化的本构模型，核燃料包壳的力-热-中子全耦合预测理论，堆内构件及材料的应力腐蚀模型，堆内外构件的强度评估准则，堆芯在稳态、瞬态和事故工况下的流动传热、堆芯熔融等复杂流固耦合问题，多物理全尺度模拟和降阶计算方法，模拟核电环境的材料力学性能等效加速测试方法等。

        为了展示我国近些年在核能领域尤其是反应堆结构、材料、流动传热等相关力学问题的部分研究成果，特别组织了本次核能领域关键力学问题专题，由9篇综述论文和研究论文组成，涉及核燃料、核材料、核结构、热工水力等方面。专题着重回顾了压水堆材料与结构中的关键力学问题及发展趋势；介绍了核电运行及事故颗粒物运动沉积分析方法；超临界水堆辐照考验回路多尺度热工水力学分析方法和成果；参数化高保真模型的快速求解计算方法；单片式燃料元件辐照热-力耦合行为的理论研究；UO2 核燃料中气泡演化的相场模型与分析；典型核合金的基于晶体塑性模型的集成计算材料模拟研究成果；典型核能装置用石墨构件的应力分析方法；核燃料循环的硼硅酸盐玻璃离子辐照效应研究。希望通过本期专题的出版，凝练核能领域的关键力学问题，吸引更多学术界和工程界科研人员投身到核能力学问题的研究中，为解决制约核能安全与可持续发展的问题做出重要的贡献。

王彪

中山大学中法核工程与技术学院

核能领域关键力学问题专题•编者按

王彪

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114601 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA-2019-0304 

压水堆材料与结构中的关键力学问题

王彪, 张纯禹, 马显锋, 赖侃, 文豪华

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114602 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA-2019-0113 

核电运行及事故颗粒物运动沉积分析方法研究

周涛, 李子超, 李兵, 秦雪猛, 朱亮宇, 石顺

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114603 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00236 

超临界水冷堆辐照考验回路多尺度热工水力学分析

刘晓晶, 熊进标, 程旭

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114604 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00234 

参数化高保真模型的快速求解方法

张纯禹, 吴家桦, 陈威林, 罗秀沁

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114605 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00286

芯体多孔结构对单片式燃料元件辐照热-力耦合行为的影响研究

严峰, 孔祥喆, 丁淑蓉, 何大明, 李垣明, 陈平, 周毅

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114606 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00297

UO2核燃料中Xe气泡演化的相场模型与分析

王亚峰, 肖知华, 石三强

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114607 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA-2019-0072

核合金的基于晶体塑性模型的集成计算材料模拟研究

马显锋, 位东辉, John E. ALLISON, 王彪

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114608 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA-2019-0121

辐照环境下各向同性核石墨材料应力分析模型

曾广礼

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114609 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00243

硼硅酸盐玻璃离子辐照效应的研究

彭海波, 刘枫飞, 孙梦利, 张建东, 杜鑫, 张晓阳, 王广甫, 王铁山

中国科学: 物理学 力学 天文学 49(11), 114610 (2019)

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00228

《中国科学: 物理学 力学 天文学》(中文版)和SCIENCE CHINA: Physics, Mechanics & Astronomy (SCPMA, 英文版)是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性学术刊物, 均为月刊。英文版SCPMA被SCI, EI, ADS等数据库收录, 2018年影响因子为3.986, Q1区。中文版被ESCI、Scopus、《中文核心期刊要目总览》、《中国科学引文数据库》等收录, 以出版热点专题和专辑为主。中英文为两本完全独立的刊物。订阅《中国科学: 物理学 力学 天文学》微信公众号, 手机同步关注最新热点文章、新闻、科技资讯, 请添加微信号SCPMA2014或扫描下方图片关注. 

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