基于材料基因工程的多尺度计算方法在核能材料中的应用
都时禹
中国科学院宁波材料技术与工程研究所
摘要
目前，材料基因工程技术被认为是加速新材料研发的重要手段，因此有望推动核能材料相关技术的快速进步。本项目组根据重点研发计划材料基因工程重点专项的要求，推进材料基因工程计算软件的设计开发工作，并拟以核用结构材料FeCrAl和Zr合金为例，进行材料基因工程技术的示范应用。我们在本年度的工作中，从理论角度，开展了材料基因计算软件的各个子模块的设计和重要界面程序开发，用于材料基因工程的人工神经网络程序设计开发，核能材料数据库开发，FeCrAl和Zr合金的多尺度计算和多尺度耦合算法研究等工作；在实验方面，我们的工作内容主要包括适用于FeCrAl材料的堆内辐照装置设计，以及FeCrAl和Zr合金的薄膜和块体样品制备和表征。我们将在本次报告中详细介绍相关成果。
都时禹，现任中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员，博士生导师。分别于中国科学技术大学化学系和美国普渡大学化学系，获得学士和博士学位。2009年7月-2013年12月在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室分别担任博士后研究员和客座科学家。都时禹在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室期间，主要承担核燃料和核材料关键物理性质的理论计算工作，在Nature Communications, Adv. Mater., Proc. Nat. Acad. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Nanoscale, J. Phys. Chem. Lett., Carbon, RSC Adv., J. Chem. Phys., J. Phys. Chem.等国际期刊上发表高水平论文七十余篇。都时禹利用理论计算发现了二氧化铀热导的各向异性，并获得了实验验证，这一工作是二氧化铀燃料近年来理论研究中的重要突破。都时禹于2014年1月全职回国，在中国科学院宁波材料技术与工程研究所开展工作，为中组部第五批“青年千人计划”入选者，国家重点研发计划首席科学家。目前的研究方向为，利用计算机模拟技术从事核能相关材料的理论计算。都时禹已经在中科院宁波材料所建立‘能源材料理论计算与模拟’团队，正在主持“十三五”国家重点研发计划，2014年度中国科学院创新交叉团队项目，正在参与国家自然科学基金委核能重大研究计划集成项目、国家自然科学基金面上项目、中国科学院战略性先导科技专项A类支持的若干研究项目。