中国核学会

青年人才托举工程项目

青年人才成长故事

陈荣华

男，35岁，本科和博士学位分别于2008年和2013年在西安交通大学取得。2015年2月至今在西安交通大学任教，现任西安交通大学能源与动力工程学院教授。主要研究方向为核反应堆热工水力及安全分析。在核科学与技术领域权威期刊发表SCI 论文65篇，其中第一/通讯作者SCI论文30 篇。授权发明专利19项，出版教材1部（第7）。获教育部技术发明一等奖2项（第5和第7），并于2018年入选中国科协青年人才托举工程，2020年入选西安交通大学青年拔尖人才A类计划。

 投身于先进核反应堆热工安全现象研究

先进核能动力是国家战略核威慑和清洁低碳能源供应的重要支柱，对我国实现双碳目标具有重要意义，也是国外封锁和禁运的核心关键技术。核安全是国家安全的重要组成部分，核反应堆热工安全研究堆芯热量安全导出，是保障核安全的重要课题。但核反应堆热工安全关键现象如两相流体动力学和严重事故呈现出多相态、大变形和非平衡特征，过程复杂难以准确预测。陈荣华教授从博士期间开始，就投身于先进核反应堆热工安全现象研究，致力于解决将高密度核裂变能安全高效地导出堆芯的关键科学问题。

移动粒子半隐式方法起源于上世纪90年代，作为一种新型无网格粒子算法，其在捕捉自由表面和界面运动、捕捉相态变化、固体变形等方面具有独特的优势。陈荣华教授针对传统粒子法计算精度与稳定性提升改进难题，基于拉格朗日无网格思想建立了移动粒子半隐式法求解架构，提出了混合格式高精度核函数和具有一阶精度的拉普拉斯离散模型，提升了MPS方法模拟精度；构建了高精度压力泊松方程离散形式与压力梯度修正模型，显著提高了算法稳定性；开发了OpenMP-MPI跨节点混合加速方法和基于OPENACC的GPU并行技术，提升了粒子的计算速度。针对核反应堆流动沸腾中的汽液两相流界面精确捕捉难题，建立了大密度比复杂自由界面捕捉及汽液相变的粒子法模型，形成了复杂两相汽泡动力学模拟分析技术，开发了两相汽泡动力学粒子法模拟软件，实现了汽泡成核生长、滑移脱离、融合破碎等全周期动力学行为的准确模拟。针对严重事故后堆芯熔化复杂动态演变过程精细模拟难题，建立了堆芯降级行为粒子法模型，形成了堆芯熔化多组分、跨相态、非平衡动态演化过程的模拟分析技术，开发了严重事故模拟软件，实现了堆芯材料氧化共晶、消熔凝固及迁移再定位等复杂行为的模拟预测；结合实验，发现了包壳与燃料芯块间共晶反应是燃料棒早期熔化失效的主要机理。

基于上述研究，陈荣华教授的团队开发了核反应堆两相流和严重事故复杂过程的粒子法模拟分析平台PANDA，授权发明专利10项，软著10项。研究成果被应用于中国核动力院、中国核电工程公司等，应用于我国自主化三代核电华龙一号、某小型核动力等重大核电工程和国防军工型号的设计和安全分析，获得RELAP和MAAP等国外程序难以模拟的堆内两相流和堆芯降级行为精细特征，为我国先进核能动力热工设计和严重事故安全策略提供了重要支持，推动了粒子法在国内核反应堆工程领域的开发应用，形成了重要学术价值和社会效益。在核科学与技术领域权威期刊发表SCI 论文77篇，其中第一/通讯作者SCI论文30 篇，引用400余次。

在被托举期间，陈荣华成功晋升为教授，荣获教育部技术发明奖一等奖，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖特等奖等科研奖励，还担任了中国核学会核环保分会理事，《Fission and Reactor Design》杂志专业副主编，《应用科技》杂志青年编委，第三届中德会议组委会副主席。

陈荣华教授在科研生涯上已经迈出了坚实的一步，感谢中国科协青年人才托举工程项目的资助，为广大青年学者提供了一个快速成长的平台，而陈荣华教授也将秉承这种精神，继续在科研工作上大步迈进，也在人才培养上奉献自己的力量，为祖国培养更多的科研人才而不懈奋斗。