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让中国核电用上国产“筋骨”—新闻—科学网

应用于我国首座四代铅铋快堆及加速器驱动嬗变研究装置CiADS的筋骨建设。团队协作的让中触角延伸到江苏10多家企业。金属所供图

■本报记者 张楠

中国科学院金属研究所(以下简称金属所)的国核一个团队,他们一直在路上。电用否则一旦包壳管破裂,上国又必须“无磁”,产新就可能发生核燃料泄漏。闻科316L、学网

316KD不锈钢的筋骨难题也很大。查锻造是让中不是有氧化皮问题,从材料设计、国核示范堆是电用在实验堆基础上放大而来的,

上国《中国科学报》 (2026-06-12 第1版 要闻)约束等离子体就越容易。产新再一家一家衔接工艺,闻科

“基带很薄,分别是304L、发现碳和钛的比例是核心问题之一。

“四超”基带

2023年底,再锻打和轧制,超高强度——厚度仅0.046毫米,在放大到吨级工程化生产中,“投入的人力物力很大。超过70%的关键金属结构材料出自这个团队。

“我们遇到问题,买到的钢板不合格,材料制备到性能评价,此前,在四代铅铋快堆的材料论证会上,通过提高温度加速材料老化过程,

这种基带是制备REBCO高温超导带材的金属底板,起到关键的支撑作用,团队成员需要一家一家找合作方,长度却要达到数百米甚至上千米,表面比镜面还光滑,在10米长无磁钢棒的加工现场,曾在一年里每周派研究人员至少往返江苏两次,国外虽然有同类产品,加工过程就会出问题,耐液态铅铋腐蚀的MAlfr系列钢和SIMP钢,轧制力分配不好,

团队还研制出抗辐照、表面质量就不能保证。却会直接影响超导层的生长。从我国首座钠冷示范快堆到第四代铅铋反应堆,

实验室里做小样品是一回事,“材料强度越高、但实验室几十公斤的铸锭做出来是性能稳定的,倒逼着我们自己把这种钢板生产出来。产生的磁场强度就越高,

团队从源头开始排查。攻克了一个又一个“卡脖子”技术难题。已用于下井绝缘短节和伽马钻铤的制造。40多道工序分布在12家企业,包裹核燃料,占整个研发周期的1/5,碳偏析越严重,均匀性越好,

最终,放大过程中,

2025年,鞍钢、团队成功研制出满足“四超”设计要求的C276合金基带,

让中国核电用上国产“筋骨”
70%关键材料他们包了

先进核电关键金属结构材料创新团队。

而以中国科学院院士李依依和团队负责人、

为验证40年寿命,耐腐蚀和更长寿命(60年或80年)的材料。他们数十年扎根科研一线,超长、太钢、从REBCO(稀土钡铜氧)二代高温超导合金基带到智能导钻无磁钢,”

10米无磁钢棒

另一个“卡脖子”难题来自地下。超光滑、耐高温、从1毫米轧到0.046毫米,要超薄、承受极端载荷,特种合金部副主任陈胜虎介绍,”戎利建介绍。冷轧一道道往后找。在更高强度超导基带材料的熔炼炉旁,团队成员、

团队改变工艺路线,这种材料用在核电压力容器及堆内构件上,设计寿命40年。而是先做高纯净的锭子,任何技术难题都能找到人讨论。团队用了加速实验的方法,材料越薄越容易硬化。制备的棒材性能与奥地利进口棒材相当,那么薄的东西如果表面落上稍大一点的颗粒,一张一张地出钢板,让团队在攻坚时不再是孤军奋战。其中最大的难题是δ铁素体控制,而铁素体会影响材料韧性和在高温下的长期服役性能。宝钢、组织均匀性、由于这种薄带国内从未有企业生产过,这个团队——金属所先进核电关键金属结构材料创新团队获评中国科学院第七届“科苑名匠”(团队)。

快堆可将铀资源利用率从水堆的1%提高到近70%。后续回访显示,团队引入了一种梯度位错结构的设计思路:经径锻变形调控位错梯度,冶炼控制就变得极其困难。必须保证性能稳定,但放大带来的问题是全方位的。国外使用4种奥氏体不锈钢,最终把铁素体含量从常规的3%~5%降到1%以下,团队突破了直径140至190毫米棒材的国产化制备技术,以保证信号传输。但国内尚不具备自主研发能力。这些瑕疵肉眼几乎看不见,带材表面随机出现了微小瑕疵。金属所特种合金部主任马颖澈回忆。每道工序需要同时调控20多个参数,精炼温度必须精准,团队专门设计了一套高温环境下的加工工艺,只为盯住一卷厚度只有头发丝粗细一半的金属薄带。

20个月里,放大到几吨级,这就出现了文章开头那一幕。

团队通过对1515Ti不锈钢成分的正向优化,获得外层高强、金属所学科范围宽广,“用温度换时间”,

“强韧性倒置”是核心难题——材料强度提高,”马颖澈说。最终发现问题出在锻造环节的人工打磨不均匀上。一项紧急任务摆在团队面前:REBCO二代高温超导合金基带需要在20个月内实现国产化。这种材料完全依赖进口。钢锭越大,304H、团队通过改进机械加工方法解决了问题。尤其碳含量要精确控制在±0.015wt%的误差范围内,

更大的挑战来自表面质量。不再采用连铸连轧的连续生产方式,特种合金部原主任戎利建为代表的中国科学家团队,

智能导钻装备要打到地下8000到10000米寻找油气资源。整体性能达到国际先进水平。而在实际产品中甚至检测不到铁素体。累计超过100人次,

日前,酒泉钢厂都已经实现了零铁素体钢板的批量生产。避免损伤设备能力。查合金熔炼是不是有夹杂物,例如温度高了组织不均匀,评价材料的长时性能。“这对核聚变实验装置的实现有重要支撑作用。原本在百公斤级铸锭上使用的工艺,耐辐照、从热轧、同时具备超高强度。就经常去跟所里其他专家探讨,从设计之初就希望能用一种材料替代这4种不锈钢。铁素体就越容易出现,内层高韧的复合组织结构。

核电需要更耐高温、碰撞火花。容器不换它就得一直用,做成10米长的工程棒材是另一回事。既要有高强度、韧性往往下降。

70%关键材料

在福建宁德的CFR600钠冷示范快堆中,高韧性,他们前后花了将近4个月,”陈胜虎说。装备中的无磁钢起传动承载和保障传感精度的作用,板性又不能满足要求。氧含量和氮比例也要严格调控。

“一开始从国外采购,316H。相当于头发丝直径的一半,”团队成员、这种学科交叉的机制,性能一致性都会出现新问题。”马颖澈说,温度低了又会硬化,

CN-1515不锈钢用来做包壳管,

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