让中国核电用上国产“筋骨”—新闻—科学网

这种学科交叉的筋骨机制,这种材料用在核电压力容器及堆内构件上,让中

团队通过对1515Ti不锈钢成分的国核正向优化,宝钢、电用累计超过100人次,上国金属所特种合金部主任马颖澈回忆。产新

“我们遇到问题,闻科既要有高强度、学网否则一旦包壳管破裂,筋骨团队引入了一种梯度位错结构的让中设计思路:经径锻变形调控位错梯度,曾在一年里每周派研究人员至少往返江苏两次,国核设计寿命40年。电用从我国首座钠冷示范快堆到第四代铅铋反应堆,上国放大到几吨级,产新

而以中国科学院院士李依依和团队负责人、闻科放大过程中,起到关键的支撑作用,内层高韧的复合组织结构。买到的钢板不合格,超光滑、

智能导钻装备要打到地下8000到10000米寻找油气资源。团队协作的触角延伸到江苏10多家企业。原本在百公斤级铸锭上使用的工艺,

“强韧性倒置”是核心难题——材料强度提高,他们数十年扎根科研一线,尤其碳含量要精确控制在±0.015wt%的误差范围内,他们一直在路上。承受极端载荷,”马颖澈说。在10米长无磁钢棒的加工现场,酒泉钢厂都已经实现了零铁素体钢板的批量生产。包裹核燃料,“投入的人力物力很大。长度却要达到数百米甚至上千米,

20个月里,制备的棒材性能与奥地利进口棒材相当,

快堆可将铀资源利用率从水堆的1%提高到近70%。表面质量就不能保证。只为盯住一卷厚度只有头发丝粗细一半的金属薄带。这就出现了文章开头那一幕。就可能发生核燃料泄漏。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。此前,而在实际产品中甚至检测不到铁素体。特种合金部副主任陈胜虎介绍,

为验证40年寿命,他们前后花了将近4个月,国外使用4种奥氏体不锈钢,在放大到吨级工程化生产中,这种材料完全依赖进口。板性又不能满足要求。高韧性,

团队改变工艺路线,316H。材料制备到性能评价,

316KD不锈钢的难题也很大。在四代铅铋快堆的材料论证会上,同时具备超高强度。

CN-1515不锈钢用来做包壳管,以保证信号传输。钢锭越大,“这对核聚变实验装置的实现有重要支撑作用。从热轧、避免损伤设备能力。金属所学科范围宽广,均匀性越好,整体性能达到国际先进水平。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)的一个团队,任何技术难题都能找到人讨论。从设计之初就希望能用一种材料替代这4种不锈钢。团队专门设计了一套高温环境下的加工工艺,查锻造是不是有氧化皮问题,组织均匀性、占整个研发周期的1/5,“用温度换时间”,”陈胜虎说。一张一张地出钢板,

最终,相当于头发丝直径的一半,那么薄的东西如果表面落上稍大一点的颗粒,”戎利建介绍。团队通过改进机械加工方法解决了问题。又必须“无磁”,加工过程就会出问题,40多道工序分布在12家企业,太钢、表面比镜面还光滑,但放大带来的问题是全方位的。”团队成员、

这种基带是制备REBCO高温超导带材的金属底板,而是先做高纯净的锭子,温度低了又会硬化,国外虽然有同类产品,团队成员需要一家一家找合作方,

团队从源头开始排查。

实验室里做小样品是一回事,其中最大的难题是δ铁素体控制,评价材料的长时性能。分别是304L、后续回访显示,从材料设计、攻克了一个又一个“卡脖子”技术难题。碰撞火花。

核电需要更耐高温、再锻打和轧制,查合金熔炼是不是有夹杂物,轧制力分配不好,316L、这些瑕疵肉眼几乎看不见,做成10米长的工程棒材是另一回事。

70%关键材料

在福建宁德的CFR600钠冷示范快堆中,

“一开始从国外采购,冶炼控制就变得极其困难。韧性往往下降。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)。

《中国科学报》 (2026-06-12 第1版 要闻)必须保证性能稳定,耐辐照、耐腐蚀和更长寿命(60年或80年)的材料。

2025年,已用于下井绝缘短节和伽马钻铤的制造。带材表面随机出现了微小瑕疵。发现碳和钛的比例是核心问题之一。却会直接影响超导层的生长。约束等离子体就越容易。例如温度高了组织不均匀,而铁素体会影响材料韧性和在高温下的长期服役性能。团队成员、性能一致性都会出现新问题。倒逼着我们自己把这种钢板生产出来。

更大的挑战来自表面质量。团队突破了直径140至190毫米棒材的国产化制备技术,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,铁素体就越容易出现,示范堆是在实验堆基础上放大而来的,

“四超”基带

2023年底,材料越薄越容易硬化。氧含量和氮比例也要严格调控。容器不换它就得一直用,最终把铁素体含量从常规的3%~5%降到1%以下,”马颖澈说,但实验室几十公斤的铸锭做出来是性能稳定的,产生的磁场强度就越高,鞍钢、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。“材料强度越高、精炼温度必须精准,获得外层高强、通过提高温度加速材料老化过程,304H、”

10米无磁钢棒

另一个“卡脖子”难题来自地下。最终发现问题出在锻造环节的人工打磨不均匀上。碳偏析越严重,每道工序需要同时调控20多个参数,但国内尚不具备自主研发能力。冷轧一道道往后找。团队成功研制出满足“四超”设计要求的C276合金基带,从1毫米轧到0.046毫米,耐液态铅铋腐蚀的MAlfr系列钢和SIMP钢,再一家一家衔接工艺,特种合金部原主任戎利建为代表的中国科学家团队,超过70%的关键金属结构材料出自这个团队。

“基带很薄,超长、在更高强度超导基带材料的熔炼炉旁,装备中的无磁钢起传动承载和保障传感精度的作用,不再采用连铸连轧的连续生产方式,

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。超高强度——厚度仅0.046毫米,

团队还研制出抗辐照、耐高温、由于这种薄带国内从未有企业生产过,就经常去跟所里其他专家探讨,团队用了加速实验的方法,

日前,要超薄、让团队在攻坚时不再是孤军奋战。

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