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摘要
包壳是核燃料与冷却剂之间最直接的隔离屏障，面临着高温、高压、腐蚀及辐照等一系列考验，是反应堆的第一道安全屏障，起到防止核燃料外泄的重要作用。因此，包壳材料的选择直接决定了燃料组件的服役安全性、稳定性和经济性。当前第四代核能系统中最具发展前景的液态金属冷却堆(如钠冷快堆、铅冷快堆等),其候选包壳材料主要围绕奥氏体不锈钢、铁素体/马氏体不锈钢、ODS合金以及难熔合金开展研究，重点关注材料在极端环境(高温、辐照)下的力学性能以及液态金属相容性等。本文主要对几类重点候选包壳材料进行调研，总结目前材料的优缺点及发展方向。目前包壳材料研究聚焦辐照、高温力学和腐蚀耦合的作用场景，但获得兼顾多性能优化的新材料仍极具难度和挑战。材料基因工程目标在于通过“高通量材料计算、高通量材料实验以及大数据和人工智能”技术加快材料“发现-研发-生产-应用”全过程，缩短材料研发周期，因此希望借鉴材料基因工程的理念，利用材料数据库结合机器学习的方法，加速设计多目标优化的高性能包壳材料，以满足第四代核能系统的设计要求，推进其快速发展应用。
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