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甘肃省重点学科(核科学与技术一级学科)简介

【来源:核学院 | 发布日期:2014-01-10 】     【选择字号:
一、学科简介
      兰州大学核科学与技术学科点始建于1958年,师资主要抽调于北京大学、南京大学等兄弟院校相关专业。六十年代初、中期,各重点高校优秀毕业生以及留学前苏联、英国、日本的部分归国人员陆续加盟,南开大学核物理和放射化学两个专业整体搬迁并入,这些措施使学科点的教学与科研力量大大增强。本学科点长期从事低能、强流加速器技术及应用研究、离子束物理及其在材料科学中应用研究、工业核仪器仪表及电子控制技术研究和环境放射化学研究。拥有自行研制的我国唯一一台产额达1012中子/秒量级的快中子源、有2x1.7MV串列静电加速器、50KV强流离子注入机、国内一流的低本底实验室、核电子学实验室、电工电子学实验室、核探测实验室、核技术实验室、辐射防护实验室、核化学与放射化学开放实验室。经过多年建设,本学科点的总体水平已居于国内同类学科的前列。
      2001年教育部批准在本学科成立“教育部中子应用技术工程研究中心”;2002年设立“教育部核科学与技术网上合作研究中心分中心”;2005年“教育部中子应用技术工程研究中心”通过验收;2006年新增核科学与技术省级人才培养基地。
      随着核科技知识的普及与发展,核科技的应用越来越受到人们的重视,核科学与技术已经应用到能源、环境、工业、农业、国防、医疗卫生和科学研究等诸多领域,并且取得了巨大的社会和经济效益。
      本学科目前最重要的研究和应用领域之一是核能。核能是世界能源结构中一个不可缺少的组成部分,尤其是裂变能的利用已获得广泛的发展,被公认为目前唯一能够替代化石能源的高效、洁净、经济的能源。核能的发展已在世界范围内取得了较大进展,在我国国民经济中也越来越占有重要的地位,它的成功必将为人类最终解决能源问题做出重大贡献。
      本学科与生态文明建设紧密相关。环境保护是我国的一项基本国策,在环境保护方面,本学科主要研究辐射防护、核废物及危险废物的处理与处置技术、废物资源化技术、放射性物质及有毒有害物质在地表水、地下水和大气环境中的迁移、转化规律,核废物和危险废物管理的环境影响评价与安全分析,核技术在环境科学与工程中的应用等。因此,本学科对保护人体健康和人类生存环境有重要意义。
      核科学与技术不仅影响着当今的世界格局,也与我们的日常生活息息相关。从两弹一艇的成就到核电的快速发展,从神舟到嫦娥,从生命的探索到新品种的实现,从工业产品的检验到工业自动化的实现等等,核科学与技术如影随形。能源问题是目前世界范围的最大难题。虽然政治问题常常会阻滞核能的发展,但大家都明白,解决能源危机的唯一可行的途径就是核能,而安全有效利用裂变核能和尽快研究开发聚变核能正是本学科研究的重点。
      从国家核工业战略布局来看,研究机构、生产机构的绝大多数集中于西部,特别是本学科点所处的甘肃省,是名副其实的核大省,除核电站外,涵盖了完整核工业体系的所有环节,是国内核设施最全的省份。甘肃省境内的涉核研究机构、国有大型企业的骨干力量主要来自本学科点。因此,本学科点的发展具有得天独厚的地域优势和人力资源优势,而且可以发挥科技服务于地方经济建设以及为地方输送专业对口的高素质人才的优势。
二、学科方向
      针对国家需要、特别是国防需求,本学科点开展了大量的科学研究工作,已经取得了显著的成果,大多数研究成果居国内先进水平,部分达到国际先进水平,形成了鲜明的特色和优势。近年来,学科点根据学科前沿和国家战略需求,进一步凝练研究方向,突出特色,在以下方面巩固了自己的优势。
      1、聚变中子学:重点进行快中子发生器设备研制,并利用该类设备开展中子物理及技术应用方面的研究。先后为兄弟单位及本学科点成功研制产额为1010、1011、1012中子/秒量级的中子发生器多台。其中研制并安置在本学科的3.3×1012中子/秒强流中子发生器是我国唯一一台达到1012中子/秒量级的快中子发生器,居于国内第一,世界先进的水平,被国防科工局指定为我国战略武器抗辐射加固的模拟中子源之一。完成了国家“863计划”“聚变-裂变混合堆结构材料中子辐照损伤”;完成了两期国防科工委抗辐射加固预研项目及2000多个半导体元器件的抗辐射加固模拟实验;完成了中国核数据中心“70几个几百个反应道的快中子核数据测量”;开展了中法合作项目“快中子辐照育种”的研究工作。
      目前该方向依托“教育部中子应用技术工程中心”、教育部“211工程”立项、国家基金委自然科学基金科学仪器专项的支持,正在研制一台更强的强流中子发生器,整机设计及关键部件的加工已基本完成,预计两年内完成组装和调试。同时正承担工业现场在线中子活化分析系统的研制以及部分国家基金、省部委基金资助的科研工作。
      2、射线与物质相互作用:凭借本学科点由国外引进的2×1.7MV串列加速器、全波段波长连续可调高功率密度飞秒激光器、以及近邻单位——中国科学院近代物理研究所的ECR重离子源和中高能重离子加速器,开展了荷能重带电离子、低能高电荷态离子、低能负离子和激光束与物质相互作用的研究。特别在“基于原子亚壳层多电子俘获过程”,“电子-负离子碰撞引起负离子多重电离过程”、“质子在轻核上的共振背散射截面测量”,“低能高电荷态离子与表面相互作用” 以及“某些弹靶组合的能量损失率测量”、“低能核反应的环境效应”、“激光等离子体”、“强激光产生阿秒脉冲”等方面的研究,取得了一批在国内领先的成果。
      3、核电子学及核仪器仪表:为厂矿企业研制了新型核子秤、料位计、液面自动跟踪测量仪等核仪器仪表。这些新型核仪器克服了以往同类仪器的主要缺点,受到了用户的欢迎。其中动态物料在线中子测水系统在金川有色金属公司、酒泉钢铁公司等大型治金企业投入使用后取得了可观的效益,获得了用户的好评与奖励。同时还为其它科研单位研制了低能重离子注入装置、强流双等离子体离子源、多用途小型加速器、中子水分仪、中子活化分析仪、强流高压电源、特种高压脉冲电源、空间单粒子效应模拟装置、航天光通信模拟装置等。
      4、核环境:主要研究放射性核素在环境介质中的吸附、迁移和蓄积行为,以及核废料处理与处置过程中相关的化学问题等。近年来开展的“放射性核素在环境介质中的吸附、解吸及迁移研究”、“化学法富集稳定同位素”,“加压离子交换法分离稀土元素”,“还原-离子交换法提取萤光级氧化铕”等多项科研项目受到了国内外同行的普遍关注,研究水平在国内处于领先地位,在国际学术界也颇有影响。完成的多项应用研究成果为企业带来了巨大的经济效益和良好的社会效益。“甜菜糖厂蒸发罐加热管防垢防腐蚀技术研究”项目,为甘肃、新疆、内蒙古等地糖厂解决了蒸发罐腐蚀与结垢难题,每年为各企业节约费用数百万元。该技术已申请了国家专利并获甘肃省科技进步二等奖。“***放射性核素分析”、“α泥沙非α化研究”,“风管去污方法研究”和“狭小空间去污工具研制”等多项核反应堆退役科研项目,在国内属开创性工作,其研究结果受到我国原国防科工委、中核集团公司等有关部门的高度重视和国内外同行的普遍关注。目前承担的国防科工委“α泥沙、锈垢非α化研究工程处理实验研究”项目已进入冷试阶段。目前该方向正在承担与高放废物处置相关的军工重点研究项目两项以及多项基金类项目。
三、主要建设内容
(一)学术团队
      经过几代人艰苦不懈的努力,本学科点保留了一支在核科学与技术领域研究方向特色和优势明显、年龄和职称结构合理、具有创新和国际竞争力、甘于奉献、吃苦耐劳、团结协作的教学、科学研究和技术开发队伍。学科点现有专任教师51人,教授8人,副教授24人,教师中具有博士学位者48人。近5年新增教育部新世纪优秀人才2人,甘肃省领军人才3人,宝钢教育奖优秀教师奖获得者1人,甘肃省园丁奖获得者1人,甘肃省高校青年教师成才奖获得者3人,甘肃省师德标兵获得者1人,兰州大学师德标兵获得者2人。
(二)人才培养
      2012年,本学科点对研究生培养方案进行了重新修订,使课程设置更加贴近学科前沿,同时兼顾国家需求和地方经济社会发展,培养环节更加规范,培养质量评估和监督保障机制更加完善,学位论文评阅和答辩要求更加科学。在满足研究生培养基本要求的情况下,更加突显了核科学与技术学科的培养特色。核科学与技术学科研究生就业去向非常好,绝大多数就业于国内相关高等院校和科研院所,从事教学、科研及技术开发工作,部分研究生就业于环境保护、质检和技术监督、核电建设和运行等单位。近年来,有三名博士生获教育部博士研究生学术新人奖,一名研究生获求是奖,三名研究生获宫健三奖学金,十七名研究生获国家奖学金。
(三)科学研究
      近五年来,本学科点先后共承担国家级课题40项,其中重大或重点项目2项,同时承担其它省部级基金项目和横向开发项目77项,科研经费累计4279万元;发表高质量的学术论文300余篇,其中被SCI/EI/ISTP收录207篇;获得发明专利授权1项。特别值得一提的是:2013年获得国家自然科学基金委员会重大仪器专项850万元资助,研制高产额单能快中子发生器;作为第一参与单位,联合申请到科技部重大仪器专项5000余万元资助,本学科承担中子发生器小型化的任务;初步建成了国内高校最先进的PET和SPECT医学成像实验室;承担了嫦娥探月工程***敏感器的仿真任务,完成质量已经得到2013年12月14日***软着陆的检验。
(四)学术交流
      本学科点非常注重国际交流与合作,近年来通过国家建设高水平大家公派研究生项目,以及学科点与国外研究机构建立的良好实质合作关系,几十名研究生到国外高等院校、科研院所或实验室从事交流学习活动。近五年来本学科点参加国际学术会议85人次,学术报告60余人次;出国开展科研合作一年以上师生达15人次。除此之外,本学科点于2009年举办了第六届全球华人物理大会(参会人数625人)、国际强子物理研讨会(参会人数35人)两届重要的国际学术会议、全国放射化学与核环境学术研讨会、全国超重核合成与性质研讨会,为广大师生提供了广泛开展学术交流、了解前沿动态的机会与平台,达到了预期的效果。2013年邀请国内外知名专家学者20余人前来访问交流、做学术报告,我院教师在国际学术会议上做大会特邀报告4次。
(五)建设规划和基础条件建设
      本学科点建设的总体目标是:将学科点建设成为我国核科学与技术高层次人才培养中心、科学研究中心和科技开发中心,为我国核科学研究、核工业建设、国防工业建设和核技术开发与应用输送大量高素质的人才,促进核研究和技术应用的发展。在强流低能加速器技术及应用方向,建成6×1012中子/秒强流中子发生器;在离子束技术及其在生命科学中的应用方向,完善低能离子束与激光核物理研究平台;在环境放射化学方向,围绕核设施安全及辐射环境保护开展研究,建成与企业的联合实验室;在工业和仪器仪表及电子控制技术方向,建成核仪器仪表研发基地,在标准仪器仪表性能改善和非标设备研发方面取得进展,提供用户满意的设备。
(六)服务于甘肃省经济建设
      利用人才优势和加速器技术、核探测技术、核电子学和控制技术等技术优势服务于国家社会和经济发展,以及我省的技术进步和经济发展。利用强流中子发生器的中子束,辐照了大量的ITER材料、军用核材料和我省科研单位提供的生物样品;选育小麦新品种一个,并在我省大面积推广;为酒泉钢铁集团和金川公司研制中子水分仪;为哈尔滨工业大学研制空间单粒子效应模拟装置和空间辐射环境通讯模拟装置;为上海一家企业研制X射线测厚仪;为中国原子能科学研究院研制中子发生器用-350kV高压电源一套;为中国工程物理研究院研制特种高压电源。研制无线发射辐射场剂量监测样机一台,委托本地企业开发推广。承担了我国乏燃料后处理中试工程(位于我省境内)部分科研任务,承担我省核设施退役部分科研任务,协助甘肃省核安全局进行核与辐射工作人员培训10余次。