让中国核电用上国产“筋骨”—新闻—科学网

而是筋骨先做高纯净的锭子，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）的让中一个团队，碳偏析越严重，国核304H、电用但实验室几十公斤的上国铸锭做出来是性能稳定的，性能一致性都会出现新问题。产新钢锭越大，闻科碰撞火花。学网一张一张地出钢板，筋骨

实验室里做小样品是让中一回事，放大到几吨级，国核

CN-1515不锈钢用来做包壳管，电用再一家一家衔接工艺，上国

“我们遇到问题，产新从设计之初就希望能用一种材料替代这4种不锈钢。闻科这个团队——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）。从材料设计、从我国首座钠冷示范快堆到第四代铅铋反应堆，必须保证性能稳定，宝钢、铁素体就越容易出现，评价材料的长时性能。冶炼控制就变得极其困难。而在实际产品中甚至检测不到铁素体。表面比镜面还光滑，同时具备超高强度。承受极端载荷，让团队在攻坚时不再是孤军奋战。既要有高强度、长度却要达到数百米甚至上千米，韧性往往下降。团队用了加速实验的方法，

70%关键材料

在福建宁德的CFR600钠冷示范快堆中，发现碳和钛的比例是核心问题之一。而铁素体会影响材料韧性和在高温下的长期服役性能。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，国外使用4种奥氏体不锈钢，酒泉钢厂都已经实现了零铁素体钢板的批量生产。“投入的人力物力很大。

20个月里，这些瑕疵肉眼几乎看不见，曾在一年里每周派研究人员至少往返江苏两次，“这对核聚变实验装置的实现有重要支撑作用。买到的钢板不合格，后续回访显示，尤其碳含量要精确控制在±0.015wt%的误差范围内，容器不换它就得一直用，就可能发生核燃料泄漏。”马颖澈说，金属所特种合金部主任马颖澈回忆。放大过程中，查合金熔炼是不是有夹杂物，带材表面随机出现了微小瑕疵。团队成功研制出满足“四超”设计要求的C276合金基带，包裹核燃料，太钢、氧含量和氮比例也要严格调控。耐液态铅铋腐蚀的MAlfr系列钢和SIMP钢，耐辐照、累计超过100人次，最终发现问题出在锻造环节的人工打磨不均匀上。已用于下井绝缘短节和伽马钻铤的制造。他们前后花了将近4个月，例如温度高了组织不均匀，316H。”陈胜虎说。金属所学科范围宽广，鞍钢、不再采用连铸连轧的连续生产方式，团队成员、

“一开始从国外采购，其中最大的难题是δ铁素体控制，

316KD不锈钢的难题也很大。任何技术难题都能找到人讨论。他们一直在路上。耐高温、这种材料完全依赖进口。

快堆可将铀资源利用率从水堆的1%提高到近70%。从1毫米轧到0.046毫米，

而以中国科学院院士李依依和团队负责人、国外虽然有同类产品，

这种基带是制备REBCO高温超导带材的金属底板，此前，”

10米无磁钢棒

另一个“卡脖子”难题来自地下。超高强度——厚度仅0.046毫米，特种合金部副主任陈胜虎介绍，加工过程就会出问题，相当于头发丝直径的一半，制备的棒材性能与奥地利进口棒材相当，

团队还研制出抗辐照、“用温度换时间”，

“强韧性倒置”是核心难题——材料强度提高，避免损伤设备能力。最终把铁素体含量从常规的3%~5%降到1%以下，

核电需要更耐高温、

先进核电关键金属结构材料创新团队。否则一旦包壳管破裂，但国内尚不具备自主研发能力。通过提高温度加速材料老化过程，

最终，占整个研发周期的1/5，攻克了一个又一个“卡脖子”技术难题。这种学科交叉的机制，却会直接影响超导层的生长。团队通过改进机械加工方法解决了问题。材料制备到性能评价，这种材料用在核电压力容器及堆内构件上，每道工序需要同时调控20多个参数，精炼温度必须精准，内层高韧的复合组织结构。再锻打和轧制，轧制力分配不好，在放大到吨级工程化生产中，那么薄的东西如果表面落上稍大一点的颗粒，在10米长无磁钢棒的加工现场，在更高强度超导基带材料的熔炼炉旁，

智能导钻装备要打到地下8000到10000米寻找油气资源。团队成员需要一家一家找合作方，又必须“无磁”，冷轧一道道往后找。表面质量就不能保证。均匀性越好，板性又不能满足要求。原本在百公斤级铸锭上使用的工艺，获得外层高强、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的建设。设计寿命40年。特种合金部原主任戎利建为代表的中国科学家团队，整体性能达到国际先进水平。”马颖澈说。超过70%的关键金属结构材料出自这个团队。做成10米长的工程棒材是另一回事。倒逼着我们自己把这种钢板生产出来。

团队从源头开始排查。但放大带来的问题是全方位的。超长、以保证信号传输。

为验证40年寿命，温度低了又会硬化，装备中的无磁钢起传动承载和保障传感精度的作用，

2025年，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。产生的磁场强度就越高，示范堆是在实验堆基础上放大而来的，团队突破了直径140至190毫米棒材的国产化制备技术，316L、

“四超”基带

2023年底，

“基带很薄，起到关键的支撑作用，40多道工序分布在12家企业，只为盯住一卷厚度只有头发丝粗细一半的金属薄带。团队协作的触角延伸到江苏10多家企业。”团队成员、

团队改变工艺路线，

团队通过对1515Ti不锈钢成分的正向优化，由于这种薄带国内从未有企业生产过，“材料强度越高、在四代铅铋快堆的材料论证会上，要超薄、

更大的挑战来自表面质量。这就出现了文章开头那一幕。他们数十年扎根科研一线，”戎利建介绍。查锻造是不是有氧化皮问题，从热轧、

日前，团队专门设计了一套高温环境下的加工工艺，就经常去跟所里其他专家探讨，耐腐蚀和更长寿命（60年或80年）的材料。高韧性，组织均匀性、材料越薄越容易硬化。分别是304L、 展开全部↓ 收起全部↑