全球仅5国掌握!第四代核能系统快堆用钢中国3年自研成功

发布时间: 2024-03-28 作者: 节能型材

  都知道,核电已经成为我国一张靓丽的“国家名片”,技术水平达到了世界先进水平。但即便如此,我国也并没有放缓对新一代核电技术的研究。

  从发展战略来看,中国核能分为“三步走”战略,即分为热堆、快堆、聚变堆三个阶段。而目前我国正处于第二步——快堆发展阶段。要知道,世界第四代先进核能系统的首选堆型,就是快堆。早在2016年,我国就着手在福建霞浦建造第一台60万千瓦示范快堆核电机组,并将这个项目列入了国家重大核能科技专项。

  而建造这个大工程,就要有专用的核电用高端不锈钢。既然是新一代的反应堆型,就不能用上一代的不锈钢材料制造,为了攻克这个难关,太钢站了出来。2020年5月,太钢提前2个月就为我国第一代核电项目生产出1522吨核电用高端不锈钢316H,有力地支撑了这个重大工程的建设。

  要说到太钢这家中企,在我国公众视野出现的频率似乎不高,但它的产品却影响深远,这家企业早在1934年就已经成立,新中国成立后被国家定位为以生产特殊钢为主的重要企业。1952年,新中国第一炉不锈钢就是由太钢练出来的。

  发展至今,太钢也的确是不负众望,在特殊钢领域取得了辉煌的成就。大家还记得笔尖钢吧?小小的圆珠笔用的“笔尖钢”,也曾经难倒作为全球最大钢铁工业国的中国,前几年还在网上引发了广泛的讨论。于是,在太钢的努力攻坚下,2017年,国产“笔尖钢”问世,打破了日本产品30多年的垄断地位。

  手撕钢也是如此。所谓的“手撕钢”就是一种不锈钢箔,厚度只有0.02毫米,因能用手撕开而得名,这种钢材被誉为“高端行业万能CP”,应用十分广泛。但此前只有日本、德国两国掌握核心制造技术。不过,太钢仅用了2年时间就打破了日德长期垄断,于2018年成功量产手撕钢。

  实际上,到目前为止,太钢在国内首创的特殊钢产品已经多达18种,还有26种产品的国内市场占有率第一,40多种产品打破国外垄断,有效替代进口。其中,在核电用高端不锈钢领域,太钢已经默默耕耘多年,打破了核电关键材料长期依赖进口的局面。

  要知道,太钢是国内率先研发出核二、核三级不锈钢材料的厂家,秦山、大亚湾、阳江等国内核电站的建设,都用到了太钢生产的产品。目前我国先进的三代核电技术——“华龙一号”的核岛堆内构件不锈钢板系列产品,也是由太钢独家供应。

  正是凭借在核电用高端不锈钢领域的过硬实力,太钢成为了国内首家获得美国机械工程师(ASME)颁发的MO(材料组织)核电体系认证的中企。

  话说回来,此次为了完成制造快堆用的不锈钢的研发,太钢也是付出了巨大心血的。“快堆”也就是快中子增殖反应堆的简称,能够成为第四代核能系统的首选堆型,是因为这种反应堆能够将铀资源的利用率提高到60%以上,同时还可以最大程度上降低所产生的核废料,使核能的发展更加可持续,好处是显而易见的。

  不过,这种反应堆对建造材料的要求也更高了。因为快堆容器以及堆内构件等设备长期处于高温和高辐照的环境下,这对材料的耐高温、抗辐射、抗疲劳、耐腐蚀等综合性能有着极高的要求,部分技术指标甚至超出了一般理论,这是一项全新的挑战。

  2017年底,当我国正式开始为快堆主设备用不锈钢材料招标时,在核用高端不锈钢领域成就非凡的太钢,自然也就拿下了招标合同。

  追溯起来,早在2010年,太钢就加入了中国快堆产业技术联盟,积累了相关的经验。在拿下合同之后,为了尽早啃下这块“硬骨头”,太钢研发团队每天都在与时间赛跑,加班加点是“家常便饭”。尤其是作为团队领头人的尹嵬,更是以身作则,每一块钢板从冶炼、轧制到热处理、性能试验的全过程,他都要从头到尾去跟踪。

  功夫不负有心人,即便疫情期间,正值生产和供货的关键阶段,太钢仍然拿出了产品——提前2个月(2020年5月)为福建霞浦示范快堆生产出1522吨核电用高端不锈钢316H。并且太钢还是国内第一家完成快堆特定型号,全系列厚度钢板工业化生产的厂家,累计向快堆项目供货4000多吨,为国家重大工程建设再立新功。

  当前,全球只有中国、美国、俄罗斯、法国和日本等少数几个国家掌握了实验快堆技术,而我国已经先人一步,开始了大型快堆电站的研究开发。如今,福建霞浦示范快堆工程1号预计在2023年建成投产,2号机组预计为2026年。相信在第四代核电技术的发展上,最终我国仍然会领跑全球。