先進(jìn)核能系統(tǒng)材料:挑戰(zhàn)與展望課程教學(xué)大綱課程基本信息（CourseInformation）課程代碼（CourseCode）SP246*學(xué)時（CreditHours）32*學(xué)分（Credits）2*課程名稱（CourseName）（中文）先進(jìn)核能系統(tǒng)材料：挑戰(zhàn)與展望（英文）Materialsforadvancednuclearenergysystems：challengesandperspectives課程性質(zhì)(CourseType)新生研討課授課對象（TargetAudience）一年級本科生（工科學(xué)院、物理系、化學(xué)化工學(xué)院一年級本科生所有專業(yè)）授課語言(LanguageofInstruction)中文*開課院系（School）機(jī)械與動力工程學(xué)院先修課程（Prerequisite）*課程簡介（Description）（中文300-500字，含課程性質(zhì)、主要教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)目標(biāo)等）鑒于現(xiàn)有核反應(yīng)堆在安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面存在的問題，國際上正致力于研發(fā)先進(jìn)核能系統(tǒng)—第四代核反應(yīng)堆和聚變堆。由于先進(jìn)核能系統(tǒng)具有高溫、強(qiáng)中子輻射等極端工況，現(xiàn)有反應(yīng)堆材料無法滿足先進(jìn)核能系統(tǒng)對材料的性能要求，目前還沒有找到適合的材料。因此，發(fā)展先進(jìn)核能系統(tǒng)所面臨的最為嚴(yán)重的挑戰(zhàn)是結(jié)構(gòu)材料的選擇。本課程是面向本科生的學(xué)術(shù)研討課。講授及研討的主題包括：（1）核結(jié)構(gòu)材料基礎(chǔ)知識；（2）核反應(yīng)堆的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀；（3）第四代核反應(yīng)堆的發(fā)展需求及其材料所面臨的挑戰(zhàn)；（4）第四代核反應(yīng)堆候選材料及其應(yīng)用展望；（5）聚變堆的優(yōu)勢、研發(fā)現(xiàn)狀及聚變堆材料面臨的挑戰(zhàn)；（6）聚變堆結(jié)構(gòu)候選材料及展望；（7）先進(jìn)核能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用評價方法。課程還包括核結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解現(xiàn)有核反應(yīng)堆存在的問題及發(fā)展先進(jìn)核能系統(tǒng)的迫切需求和重要性，認(rèn)識先進(jìn)核能系統(tǒng)材料所面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，了解第四代核反應(yīng)堆及聚變堆候選材料種類及其特性，展望未來核反應(yīng)堆及聚變堆的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。與此同時，使學(xué)生了解核結(jié)構(gòu)材料的基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)方法，了解核結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用評價方法，熟悉和掌握科技文獻(xiàn)檢索、科學(xué)報告撰寫、學(xué)術(shù)發(fā)表等科學(xué)研究的基本環(huán)節(jié)。*課程簡介（Description）（英文300-500字）Inviewoftheexistingproblemwithnuclearreactorsinthesafetyandeconomy,advancednuclearenergysystems,i.e.,Generation-IVnuclearreactorsandfusionreactor,isbeingdeveloped.Becauseadvancednuclearenergysystemshaveextremeoperatingconditionssuchashightemperature,strongneutronradiationandsoon,theexistingreactormaterialscannotmeettheperformancerequirementsofthematerialsforadvancednuclearenergysystems,andsuitablematerialshavenotbeenfound.Therefore,themostseriouschallengeforthedevelopmentofadvancednuclearenergysystemsistheselectionofstructuralmaterials.Thiscourseisanacademicseminarforundergraduatestudents.Teachinganddiscussingtopicsinclude:(1)Basicknowledgeofnuclearstructurematerials;(2)Developmentcourseandpresentsituationofnuclearreactors;(3)ThedemandfordevelopingGeneration-IVnuclearreactorsandchallengestomaterialsforthereactors;(4)CandidatematerialsforGeneration-IVnuclearreactorsandtheirprospectofapplication;(5)Advantages,researchanddevelopmentstatus,andchallengestomaterialsoffusionreactors;(6)Candidatematerialsforfusionreactorsandtheirprospectofapplication;(7)Applicationevaluationofmaterialsforadvancednuclearenergysystems.Thecoursealsoincludesexperimentwithmetallicmaterials.Throughthecoursestudy,thestudentscanunderstandtheexistingproblemswithcurrentnuclearreactorsaswellastheimportanceandtheurgentneedsofthedevelopmentofadvancednuclearenergysystems,andunderstandtheseriouschallengestomaterialsforadvancednuclearenergysystems,andunderstandthekindsofcandidatematerialsforGeneration-IVnuclearreactorsandfusionreactorandtheircharacteristics,aswellasprospectkeystructurematerialsfornuclearreactorsandfusionreactorinthefuture.Meanwhile,thecourseenablesthestudentstounderstandthebasicknowledgeandexperimentalmethodsofnuclearstructurematerials,andunderstandthemethodsofapplicationevaluationofnuclearmaterials,aswellasmasterthescientificliteratureretrieval,scientificreportwriting,makingacademicreportandotherbasicaspectsofscientificresearch.課程教學(xué)大綱（CourseSyllabus）*學(xué)習(xí)目標(biāo)(LearningOutcomes)1．通過現(xiàn)有核反應(yīng)堆存在的問題、發(fā)展先進(jìn)核能系統(tǒng)的迫切需求和重要性、第四代核反應(yīng)堆及聚變堆材料所面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)、第四代核反應(yīng)堆及聚變堆的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)候選材料及其展望等主題發(fā)表研討，了解并認(rèn)識先進(jìn)核能系統(tǒng)對核材料科學(xué)的重要依賴關(guān)系（A3）。2．了解金屬材料的基礎(chǔ)知識，以及核結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用評價的一般方法（A5.1，A5.4）3.通過本課程所包含的動手實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析報告撰寫、科技文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)綜述撰寫、學(xué)術(shù)發(fā)表PPT制作與課堂發(fā)表等教學(xué)和實(shí)踐，了解從事科研工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，培育科學(xué)研究的基本能力（B2，C2）。*教學(xué)內(nèi)容進(jìn)度安排及要求(ClassSchedule&Requirements)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時教學(xué)方式作業(yè)及要求基本要求考查方式核材料基礎(chǔ)知識1結(jié)構(gòu)與缺陷2微觀組織3熱處理方法4力學(xué)性能5腐蝕行為6輻照效應(yīng)8教師主講檢索文獻(xiàn)：1核反應(yīng)堆發(fā)展歷程2現(xiàn)有商用核反應(yīng)堆3現(xiàn)有核反應(yīng)堆存在的問題制作ppt掌握常見晶體結(jié)構(gòu)類型、位錯概念、熱處理種類、拉伸性能指標(biāo)、輻照缺陷類型1．文獻(xiàn)檢索方法2．發(fā)表PPT制作方法3．金屬材料基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法1）金相樣品制備與金屬材料顯微組織觀察；2）高溫力學(xué)性能測試；3）熱處理。8其中實(shí)驗(yàn)6教師主講；現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)；參觀講解。1。結(jié)合每位學(xué)生自己發(fā)表的主題檢索文獻(xiàn)；2。金相樣品制備、顯微組織觀察與分析報告1．掌握科技文獻(xiàn)檢索方法；2。了解金相樣品制備、顯微組織觀察方法；3。了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析報告撰寫方法提交報告的完整性1.核反應(yīng)堆的發(fā)展歷程2.現(xiàn)有商用核反應(yīng)堆及其存在的問題3.壓水堆燃料包殼材料及其存在的問題4.第四代核反應(yīng)堆的優(yōu)勢5.第四代核反應(yīng)堆堆型及其工況特點(diǎn)2學(xué)生主講教師指導(dǎo)師生互動討論學(xué)生參考檢索的文獻(xiàn)制作ppt，每人課堂發(fā)表15分鐘.提交發(fā)表PPT.1．學(xué)生檢索文獻(xiàn)、制作PPT、并上講臺演講；2。讓學(xué)生了解發(fā)表主題所涉及的主要內(nèi)容。ppt質(zhì)量主講情況回答情況討論情況1．第四代核反應(yīng)堆材料面臨的挑戰(zhàn)2．第四代核反應(yīng)堆候選材料：奧氏體不銹鋼3．第四代核反應(yīng)堆候選材料：鎳基合金4．第四代核反應(yīng)堆候選材料：氧化物彌散強(qiáng)化合金5．第四代核反應(yīng)堆候選材料：鐵素體/馬氏體鋼6．第四代核反應(yīng)堆候選材料：難熔合金7．第四代核反應(yīng)堆候選材料：陶瓷材料3學(xué)生主講教師指導(dǎo)師生互動討論學(xué)生參考檢索的文獻(xiàn)制作ppt，每人課堂發(fā)表15分鐘.提交發(fā)表PPT.1．學(xué)生檢索文獻(xiàn)、制作PPT、并上講臺演講；2。讓學(xué)生了解發(fā)表主題所涉及的主要內(nèi)容。1．第四代核反應(yīng)堆候選材料：石墨2．聚變堆及其優(yōu)勢3．聚變堆的研發(fā)歷程與現(xiàn)狀4．聚變堆的結(jié)構(gòu)與工作原理5．聚變堆工況及材料面臨的挑戰(zhàn)6．聚變堆面向等離子體材料7．聚變堆第一壁候選材料：石墨3學(xué)生主講教師指導(dǎo)師生互動討論學(xué)生參考檢索的文獻(xiàn)制作ppt，每人課堂發(fā)表15分鐘.提交發(fā)表PPT.1．學(xué)生檢索文獻(xiàn)、制作PPT、并上講臺演講；2。讓學(xué)生了解發(fā)表主題所涉及的主要內(nèi)容。ppt質(zhì)量主講情況回答情況討論情況1．聚變堆第一壁候選材料：鈹2．聚變堆第一壁候選材料：鎢3．聚變堆包層工況及材料面臨的挑戰(zhàn)4．聚變堆包層結(jié)構(gòu)材料5．聚變堆包層氚增殖材料6．聚變堆包層中子倍增材料2.5學(xué)生主講教師指導(dǎo)師生互動討論學(xué)生參考檢索的文獻(xiàn)制作ppt，每人課堂發(fā)表15分鐘.提交發(fā)表PPT.1．學(xué)生檢索文獻(xiàn)、制作PPT、并上講臺演講；2。讓學(xué)生了解發(fā)表主題所涉及的主要內(nèi)容。ppt質(zhì)量主講情況回答情況討論情況先進(jìn)核能系統(tǒng)材料-挑戰(zhàn)與展望3.5教師主講根據(jù)學(xué)生自己發(fā)表的主題內(nèi)容,撰寫文獻(xiàn)綜述報告,并提交.通過教師的全面總結(jié)和補(bǔ)充,使學(xué)生對課堂所發(fā)表的主題內(nèi)容有全面的認(rèn)識和了解.文獻(xiàn)綜述報告的質(zhì)量先進(jìn)核能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用評價1材料基礎(chǔ)微結(jié)構(gòu)及性能特性2輻照條件下材料部件的尺寸穩(wěn)定性3高溫及輻照條件下材料的微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性4輻照對材料力學(xué)性能的影響5輻照對材料腐蝕行為的影響6材料制造質(zhì)量穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性2教師主講1.了解核材料應(yīng)用評價的一般方法2.了解國際前沿先進(jìn)核能結(jié)構(gòu)材料的研究結(jié)果……*考核方式(Grading)（成績構(gòu)成）主題發(fā)表：50%；綜述及實(shí)驗(yàn)報告：30%；課堂討論：20%*教材或參考資料(Textbooks&OtherMaterials)（必含信息：教材名稱，作者，出版社，出版年份，版次，書號）國際核材料及核工程權(quán)威學(xué)術(shù)期刊文章（1）Journalof