福建省清洁核能实验室发布核用稀土高熵陶瓷新突破

福建省清洁核能实验室发布核用稀土高熵陶瓷新突破

近日，福建省清洁核能燃料系统与材料联合创新重点实验室在核用稀土高熵陶瓷的研发上取得重大突破。这一系列新材料不仅提高了核材料的耐辐照性能和高容错性能，还成功降低了热膨胀系数，展现出优异的抗辐照肿胀能力。这项研究成果有望为我国先进核能的发展注入新的动力。

这一突破性成果来自中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心杨帆课题组。研究团队基于先进核能系统对堆用中子吸收控制材料高温尺寸稳定性和长时服役的新需求，创新性地开发了高熵稀土钨酸陶瓷的堆用中子吸收控制材料。

具体来说，研究人员选择镧系中半径差相对较大的稀土元素组合，以高熵固溶的设计理念，成功合成了(Sm0.2Eu0.2Gd0.2Dy0.2Y0.2)2W3O12。这种新材料在保持单斜结构的同时，显著改善了热膨胀系数和抗辐照性能。

测试结果表明，与单一组分的钨酸钆相比，新设计的高熵稀土钨酸盐热膨胀系数降低了15.7%，达到中等热膨胀水平。在经过4.58×1016ions/cm2的高剂量Kr+离子辐照后，该材料的体积膨胀仅为0.71%，远低于单组分钨酸钆，表现出优良的抗辐照肿胀能力。

这些优异的性能使其成为替代传统中子吸收控制材料（如碳化硼、银铟镉）的理想选择。特别是在新一代核反应堆中，这种新材料能够满足高温、强辐照条件下的稳定服役要求。

随着全球对清洁能源需求的不断增长，核能在实现“双碳”目标中的作用日益凸显。我国已将先进核能作为能源供应安全的“压舱石”，对核电的安全稳定发展提出了更高的要求。

这一新型核用稀土高熵陶瓷的成功研发，不仅展示了其在核反应堆中的应用潜力，更为我国先进核能技术的发展提供了新的材料选择。目前，该研究成果已发表在陶瓷领域顶级期刊《Ceramics International》上，显示出其在国际材料科学领域的创新地位。

这一突破是福建省清洁核能燃料系统与材料联合创新重点实验室在核材料领域持续创新的又一重要成果。实验室此前已开发出一系列核用稀土高熵新材料，并在《Materials & Design》和《Journal of Materials Science & Technology》等国际知名期刊发表多篇论文。

未来，随着研究的深入和技术的成熟，这类新型核材料有望在更多核能项目中得到应用，为我国乃至全球的能源转型和核安全做出更大贡献。

这一突破不仅体现了我国在核材料领域的创新能力，更为全球核能技术的发展提供了新的思路和解决方案。随着研究的深入，我们有理由相信，这类新型核材料将在未来核能系统中发挥越来越重要的作用。