核能是现代能源体系中重要的同时也是“矛盾”的一类能源形式。一方面,核能在使用过程中不排放SO2、CO2、NOx和重金属,是一种理想的清洁能源;但另一方面,核辐射的存在又使得这种能源在使用的过程中充满着“危险”,历史上发生过的“核事故”,每一次都给人类留下了难以磨灭的惨痛记忆。正因如此,核安全成为核能使用过程中十分重要的课题,尤其是在保障核设施安全上,这个问题更是被反复提及。
核设施是核燃料制造厂、核反应堆等设施的统称。核能在使用过程中,有一套非常复杂的核辐射保护体系,而核设施就是这套体系的核心。一方面,核设施可以将大量的放射性裂变产物“控制”在结构内,通过多重屏障,控制辐射的释放量,避免放射性核素进入大气、土壤和水体,或是在城市扩散;另一方面,核设施可以一定程度上对核能进行调控,确保能源稳定的产出。但相对的,核设施一旦发生事故,原本被“拘束”的放射性物质便会被“释放”,从而对周边环境以及生命,造成不可逆的影响。因此保证核设施的安全运行,一定程度上就是在保证核能的安全使用。
想要保障核设施安全,一个重要的指标便是辐照损伤。在核设施漫长服役周期里,中子、质子、氘核、α粒子等,会不断地攻击核装置内的框架,从而致使其材料加速老化并出现性能衰减,而这个损伤程度便是辐照损伤。辐射损伤直接影响整套核设施运行安全与服役寿命,因此,精准摸清损伤程度对于核设施的维护有重要的意义。
而就在近日,哈尔滨工程大学核科学与技术学院先进核能计算物理团队联合德国卡尔斯鲁厄理工学院,共同研发的中子、带电粒子离位损伤截面数据库被国际原子能机构(IAEA)正式收录并面向全球公开发布,成为为全球核材料辐照损伤领域的标准化数据支撑。
据悉,该数据库覆盖从锂到铋的绝大多数常用元素,收录中子、质子、氘核、α粒子四类粒子轰击下的材料损伤数据。数据采用国际通用ENDF-6格式,相当于一套通用标准文件,科研人员可以直接对接各类仿真计算软件,无需复杂转换。解决了此前行业缺乏一套兼顾多粒子类型、宽能量跨度、覆盖元素齐全的标准化数据库的痛点。极大地方便了核设施的维护以及相关的科研工作。
据相关报道介绍,整套数据库能够支撑裂变堆、聚变堆、加速器等各类核设施的研发设计与运行评价工作,助力科研人员更加精准地模拟材料辐照演化行为、研判构件服役寿命、开展设施安全分析。基于此数据库,全球核工程的发展将会得到更加可靠的保障。