核科学与技术专业介绍

（一）学科概况

核科学与技术是一门由基础科学、技术科学及工程科学组成的综合性很强的尖端学科。以物理为基础，又直接面向应用，与能源、军事、国家安全等密切相关。

1895-1896年，X射线和天然放射性的相继发现及1911年原子有核模型的确立是本学科的发端。1939年核裂变现象的发现及1942年第一座链式核反应堆的建成，开创了人类利用核能的新时代，核科学与技术及相关领域得到了飞速的发展，成为国际上竞争非常激烈的高技术领域。一个国家的核科学与技术的水平成为衡量该国综合国力的标志之一。

本学科按照研究领域可分为核能科学与工程、核燃料循环与材料、核技术及应用、辐射防护及环境保护等几个方面。各个领域的发展现状和趋势如下：

1.核能科学与工程

从世界上首座核电厂建成至今，利用裂变核能发电已发展为成熟的技术，核能供热及综合利用也得到了相应的发展，核能是实现“双碳”目标的重要途经。美国三哩岛、苏联切尔诺贝利、日本福岛的核事故，使人们更加关注核安全问题，开展了各种先进型核反应堆技术的研究。聚变能利用虽尚有一系列复杂工程技术问题有待解决，但近年来聚变等离子体物理及受控热核聚变的理论与实验研究也已取得巨大进展。目前世界核能的发展趋势一是发展在役核电站安全运行与风险监测技术，风险安全裕度与核电站延寿技术，保持在役核电站的安全运行；二是大力开展固有安全、铀资源最大化利用、废物最小化、防止核扩散的新堆型研发。军用核动力技术重点向高安全可靠、长寿期、自然循环能力强、体积小、重量轻的目标发展；三是推进聚变反应堆技术的发展，以提高堆芯等离子体参数及关键工程技术研发，发展先进低活化抗辐照材料，保证氚循环自持能力，提高包层热电转化效率为目标，最终实现聚变能和平利用。

2.核燃料循环与材料

核燃料循环以新型化工和特殊工艺过程为基础，包括核燃料的开采、同位素的分离、核燃料加工与元件制造、辐照燃料的后处理、放射性废物的处置等。为满足对核燃料和核反应堆的结构部件所应具有的特殊核性能要求，形成了特殊的核材料科学与技术方向。核燃料循环技术发展过程中，深入研究了铀钚等核材料的合金及其化合物的物化性质，与环境或其他材料的相容性，以及超低水平铀钚等元素的测量技术。产氚及氚处理工艺向大规模化发展，氚分析与监测技术向在线实时性发展，氚防护与包容技术向高可靠性发展。

3.核技术及应用

核技术及应用是包括核技术研究和核技术应用研究的综合性学科，是研究核科学、发展核技术的重要手段。近年来，我国已建成或正在筹建多种大型加速器和辐射源，使得核技术成为在微观层次探测物质的结构和性质乃至对其进行“量子调控”的重要手段，解决了物理、化学、材料科学、生物学、医学、能源与环境科学、天文与空间探测、信息科学等研究领域的一批重大和关键性问题，是一个多学科交叉的基础研究、应用研究和技术研发的先进平台，在核技术应用领域发挥了独特和不可替代的作用。同时，医用和工业加速器生产批量化，放射性同位素应用，射线探测技术、核电子学的发展，使核技术广泛应用到理、工、农、医、生物、地质、国防等各个领域，推动了科学技术的发展，产生了可观的社会效益和经济效益，对社会、经济发展及国家安全起到了重大作用。

4.辐射防护及环境保护

人们在广泛利用核能和核技术的同时必须面对特殊的人身安全与环境问题。为此，要研究和解决对放射性和有毒有害物质的防护和污染控制；要确保核设施的安全，同时妥善解决放射性废物的最终安全处置；不但要解决核设施工作人员的辐射安全防护问题，而且要使核设施周围的公众受到的环境辐射剂量达到合理的尽可能低的水平，以保护人体健康和生态环境。目前该领域的前沿研究热点主要包括电离辐射危害的微观作用机制，剂量效应关系，非人类物种的辐射防护，辐射防护技术及最优化，新型辐射探测技术，核废物及危险废物处置的环境影响，低水平放射性测量和分析，核设施退役技术和工程，固体废物及危险废物的处理处置技术，废弃物资源化技术，污染物在环境介质中的迁移转化和扩散规律，环境风险分析及应急计划与准备，核技术在环境科学和工程中的应用等。

（二）学科内涵

核科学与技术学科研究对象包括与核能及核技术应用相关的各个方面。其中核能科学与工程领域主要研究核能的产生、有效利用及其安全性和相关的核技术与工程问题；核燃料循环与材料领域主要研究核裂变和核聚变燃料循环各环节中的科学和技术问题；核技术及应用领域主要研究带电粒子的产生和加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射成像、辐射探测方法和辐射信息处理等问题；辐射防护及环境保护领域主要研究放射性和有毒有害物质的防护与污染控制等问题。
核科学与技术学科的理论知识基础主要包括反应堆物理、反应堆热工水力、反应堆结构、反应堆控制、反应堆安全分析、聚变堆工程与等离子体物理、核燃料循环及材料学、同位素分离、核化学化工、粒子加速器及应用、核医学仪器及应用、辐射效应与辐照加工技术、辐射成像学、同步辐射及应用、辐射剂量学、环境风险分析、核废物及危险废物控制工程、核设施概率安全评价、辐射探测学等。

核科学与技术学科的研究方法一般为理论与实验相结合的方法，具体的研究过程一般包括实验及实验数据的获取和修正（例如基本核数据和材料数据等）、物理模型的建立（通过理论分析建立描述物理过程的数学模型）、数学计算分析（理论分析或数值计算）和先进的设计（系统设计、优化设计、模块设计、计算机辅助设计等）。

（三）学科范围

核科学与技术一级学科的主要二级学科包括核能科学与工程、核燃料循环与材料、核技术及应用、辐射防护及环境保护。

1.核能科学与工程研究核能的产生、有效利用及其安全性和相关的核技术与工程问题，内容包括：反应堆物理、反应堆热工水力、反应堆结构、反应堆安全、反应堆控制和运行等，是一门由基础科学、技术科学和工程科学组成的具有重大生产实践意义和理论发展前景的综合性学科。

在具体研究方向上，在对传统成熟堆型（如压水堆、沸水堆等）进行不断完善和改进的同时，各种先进堆型研究，包括快中子堆、高温气冷堆、超临界水冷堆以及熔盐堆等都已经列入我国高科技研究发展项目，其中高温气冷堆已实现示范应用。聚变能源的发展在国际上越来越受到重视，国内在聚变研究领域也取得良好进展，多国合作的国际热核聚变实验堆（ITER）计划将研究解决大量技术难题，是受控核聚变从研究走向实用的关键一步。

2.核燃料循环与材料研究核裂变和核聚变燃料循环各个过程中的科学和技术问题，包括：核裂变和核聚变燃料、同位素分离、核燃料转化、燃料元件制造、核燃料的后处理、放射性废物的处理处置、核材料性能及其与环境的相容性、射线粒子与物质的相互作用、环境监测与评价、核工程材料等。该学科方向与物理学、化学、材料科学与工程、化学工程与技术、冶金工程等学科紧密相关。

在燃料循环前端方面，地浸采铀技术已获发展和推广应用，海水提铀研究也非常活跃。铀浓缩技术由气体扩散法向更加有效、经济与可靠的气体离心法发展。燃料元件技术的发展将进一步提升核燃料的利用效率。

在核燃料循环后端方面，我国确定了核燃料闭式循环（后处理）的基本路线。发展了具有世界水平的军用后处理技术，基于水法PUREX流程的商用后处理中试厂已完成了热验证实验。基于次锕系元素“分离—嬗变”的核废料处置技术、“铀－钚”循环和“钍－铀”循环的核燃料增殖技术等先进的燃料循环研究取得了阶段性成果。针对快堆正在开展相应的后处理技术研究。

聚变能将成为未来重要的能源系统之一。氘氚燃料循环包括氚的自持技术，大规模氢同位素分离、净化和氚大安全包容等将成为未来聚变能燃料循环的核心研究方向。

3.核技术及应用该学科方向研究带电粒子的产生和加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射成像、辐射探测方法和辐射信息处理，广泛应用于科学研究、医学诊疗和工农业生产等各个领域。同步辐射主要研究同步辐射光源及自由电子激光物理、技术、工程与应用，辐射物理与辐射效应，辐射探测技术，同步辐射实验技术及方法，同步辐射光学工程，同步辐射在凝聚态物理、化学、生物、材料、能源与环境等各学科研究中的应用（含交叉学科）。放射损伤诊断技术正实现自动化和系统化。辐射技术得到较快发展，并渗透到经济社会的许多领域。

4.辐射防护及环境保护主要研究辐射防护，核废物及危险废物的处理技术，废物资源化技术，核废物及危险废物处置技术，放射性物质在地表水、地下水、包气带和大气环境中的迁移、转化、扩散规律，核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。

（四）培养目标

1.硕士学位

通过课程学习和科学研究，应在本学科相关领域具有坚实的理论基础和系统的专业知识。比较熟练地掌握一门外国语，能够进行外文文献阅读和写作。具有从事本学科的科学研究、教学、工程设计、建造、运行、管理等方面的工作能力。

2.博士学位

通过课程学习和科学研究，应在本学科相关领域具有坚实宽广的理论基础和系统深入的专业知识，对本学科的现状与发展方向具有系统深入的理解。至少掌握一门外国语，能够熟练阅读本学科相关领域的外文资料，并具有较强的科研论文写作能力和进行国际学术交流的能力。作风严谨，具有独立从事科学研究并做出创造性成果的能力。能从事高等学校教学，参与和承担重大项目的设计、建造、运行和管理工作。

（五）相关学科

核科学与技术学科与物理学、动力工程及工程热物理、化学工程与技术、材料科学与工程、电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术、地球物理学、地质学、天文学、临床医学（影像医学与核医学）、智能科学与技术等学科密切相关。

硕士学位基本要求

（一）获本一级学科硕士学位应掌握的基本知识

应有较扎实的数学、物理等理论知识功底，至少在核科学与技术学科某一研究方向上具有较坚实的基础理论和专业知识。对具体研究方向的发展趋势及前沿研究领域有较深入的了解，掌握现代分析测试技术和计算方法。能够在导师指导下利用所掌握的知识独立进行实验数据获取、物理模型建立、数学计算分析、方案合理设计等方面的工作。比较熟练地掌握一门外国语，能够进行外文文献阅读和写作。具有从事本学科的科学研究、教学、工程设计、建造、运行、管理等方面的工作能力。

（二）获本一级学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

具有严谨求实的科学态度、良好的团队协作精神；具有扎实的本学科理论基础和实验技能，能对本学科领域涉及的科学技术问题进行鉴别、分析、提炼和通过科学实验加以解决；在导师指导下，能够独立从事本学科领域相关科学研究工作。了解本学科相关的知识产权、研究伦理等方面的知识，在所从事的专业活动过程中，尊重他人的工作成果和知识产权，遵守研究伦理。

2.学术道德

严格遵守国家的法律法规，不得泄露科技秘密。恪守学术道德规范，科学论文中发表的或学术会议上报告的结果应该是所做研究工作的真实反映，禁止任何剽窃、有意捏造或歪曲数据、擅自使用他人署名等行为。具有严谨的科学作风，自觉抵制学术腐败。

（三）获本一级学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

具有通过系统的课程学习有效获取本学科某一研究方向专门知识和方法的能力。会利用网络和重要的科技文献数据库开展文献检索，具备获取文献、对文献进行总结、进而从中提取出有研究价值的信息的能力。熟悉核科学与技术学科中某一研究方向的科研文献，熟悉本学科学术研究前沿动态及其主要进展，并对其进行综合分析。具有有效获取专业知识和熟练应用专业知识的能力，能够熟练应用已有研究方法。

2.科学研究能力

能够根据某一研究方向的研究现状和发展趋势，在前人研究的基础上，总结和评价已有的研究成果，针对具体研究课题，利用已有的研究成果，提出拟解决的关键问题，针对关键问题提出可行的研究思路和技术方案。具有解决实际问题的能力。

3.实践能力

掌握与研究课题相关的实验技术，包括对这些技术的原理、实验中使用的仪器设备的构造原理和实验中的质量控制的良好理解，具备在实验室工作的技术能力和技术竞争力，且在将来的研究工作中不会在利用新技术方面受到限制。能够与他人良好地合作，具备一定的组织协调能力和工程实践能力。

4.学术交流能力

具备将研究成果顺利表达的能力，能以口头或书面的形式展示其学术专长。在论文撰写时能够做到论述完整，逻辑清晰，能够在国内外学术会议上独立进行口头研究进展或研究成果汇报和交流。

5.其他能力

具有自我调整能力，能正确面对学术研究中的挫折和困难。

（四）学位论文基本要求

1.规范性要求
指导教师应按照所在学科方向硕士生培养方案的要求，根据因材施教的原则，结合硕士生本人的具体情况，指导硕士生制订个人培养计划，包括课程（及环节）学习计划和学位论文工作计划两部分。

学位论文工作计划应包括文献综述、选题意义、研究内容、研究方法、工作条件（经费、设备等）、预期达到的目标、存在的问题等。硕士生应查阅一定数量的文献资料，写出书面报告并在选题报告会上报告。

硕士生应按个人培养计划进行学习和工作，考核通过列入培养计划、正式办理选课手续的所有课程和环节，完成论文工作环节并达到要求，撰写学位论文，并接受同行专家评审。论文需表达准确、条理清楚、文字通顺、格式规范、数据可靠、结论可信。

2.质量要求

学位论文应如实反映硕士生在导师指导下独立完成的研究工作；论文应阐明选题的目的和学术意义，或对社会发展、文化进步及国民经济建设的价值；论文作者应在了解本研究方向国内外发展动向的基础上突出自己的工作特点，对所研究的课题应有新的见解。