从2006年起,以太钢为代表的不锈钢企业开始自主研发核电用不锈钢材料。2007年初,太钢首次为岭澳核电站二期项目提供了满足法国RCC-M规范的核2、3级不锈钢材料,填补了国内空白,结束了国内核电站用不锈钢由国外垄断的历史。2008年底,承接了阳江核电站机组堆内构件用核级控氮不锈钢材料生产任务,解决了一系列技术难题,产品质量达到国外进口同类产品水平。2009年以来,堆内构件用不锈钢材料生产工艺日益成熟,陆续实现了核岛燃料厂房用宽幅不锈钢材料、最大单重20吨的蓄势器筒体板用核级不锈钢材料的国产化,打破了该类产品长期依靠进口且进口难的局面。目前,已为岭澳二期核电站项目以来所有国内在建核电项目提供了核1、2、3级不锈钢材料,满足了国内核电发展需求。
日本福岛事故以后,我国开始发展安全性更高的第三代核电技术。2011年8月,太钢研发出全球第一支使用挤压机生产的W型钢,主要用于第三代先进压水堆(AP1000)核电站裂变反应堆的余热排出系统。此后,又成功开发并批量生产国内首套CAP1000 机组堆内构件用不锈钢板、安注箱用不锈钢复合板,且全部机组堆内构件用不锈钢材料由太钢制造。目前,太钢已经成为国内唯一一家具有CAP1000第三代核电机组堆内构件用特种不锈钢材料供货资质和批量生产能力的企业,并成功开发我国自行设计的第三代核电示范堆CAP1400项目水池覆面板模块用双相不锈钢板材,该产品已成功应用于山东荣成石岛湾CAP1400示范堆核电站项目建设,加快了中国第三代核电站用钢关键材料的国产化进程。之后,国产不锈钢材料陆续用于我国首台“华龙一号”示范电站“防城港3号、4号”核电机组核岛堆内构件建设。中兴能源装备有限公司作为国内核电大口径不锈钢无缝管供应商,2019年顺利通过工业和信息化部复核的“核工业无缝钢管”制造业单项冠军名单,成为第一批单项冠军培育企业。其产品广泛应用于包括快中子反应堆在内的国内核工业领域。从“华龙一号”项目启动建设开始,中兴装备就着力研发适应项目的新技术和新产品。联合南京航空航天大学、北京科技大学、上海大学等高校,经过近五年的研发、试验,终于成功研制出第三代核电“华龙一号”机组核岛设备用管。一共提供了16个规格的核1、2、3级不锈钢无缝管道,总计1600米;18个规格的核2、3级碳钢无缝管道,总计1300米。此外,还间接提供了新峰管业有限公司需要的母材,华都公司控制棒驱动机构需要的材料等,都是用于“华龙一号”。
快堆,即“快中子反应堆”,是世界上第四代先进核能系统的首选堆型,代表了第四代核能系统的发展方向,其可使铀资源利用率提高至60%以上,也可使核废料产生量得到最大程度的降低,实现放射性废物最小化。福建宁德霞浦600兆瓦快堆核电项目,作为我国首个快堆核电示范工程项目,是国家重大核能科技专项,是我国核能战略“三步走”的关键环节,也是新时代中国核工业发展的重点标志性工 程,对于实现核燃料闭式循环、促进我国核能可持续发展具有重要意义,也将开启我国核能发展的新篇章。
600兆瓦示范快堆是由我国自主设计、自主建设、自主运营的第一座第四代核电项目,由于快堆堆容器、堆内构件等主设备工作在高剂量中子辐照和250~650℃的温度环境下,材料要具有很好的持久、抗蠕变、抗疲劳等高温长时性能,以应对高温和温度大范围波动工况下的设计和使用要求。经过联合攻关,在美标SA-240牌号316H的基础上,充分优化了化学成分、力学性能、晶粒度、耐蚀性等技术指标,开发出满足快堆更高标准要求的316H不锈钢系列材料,用于示范快堆主要设备的制造。示范快堆316H不锈钢材料在金属纯净度、钢板力学性能、耐腐蚀性能等方面要求极高,对于传统不锈钢板制造技术提出了新的挑战。
太钢早在2010年就加入中国快堆产业技术联盟,针对该项目主要关键装备用的特殊性能不锈钢材料进行了先期介入和研发准备。2018年12月,我国首个第四代核电机组-福建霞浦600兆瓦快中子反应堆用316H不锈钢板研发成功,打破了该材料“卡脖子”的难题,满足了项目设备制造单位的急需。2019年3月,316H高纯净不锈钢材料用于制作我国首个第四代核电机组-福建霞浦600兆瓦快中子反应堆核心部件支撑环,作为整个堆容器的“脊梁”,该巨型环形锻件直径15.6米,重达150吨,要求结构上能承受7000吨重量,耐受650℃高温,并且连续运行四十年(见图3-2-3),它是世界上直径最大、最重、无焊接整体不锈钢环形锻件。2019年4月,由太钢承担的示范快堆堆容器支撑裙、锥顶盖和堆内构件用50~91毫米的316H不锈钢厚钢板实现了批量工业化生产。
宝银特种钢管有限公司于2010年加入快堆产业技术联盟,为快堆建设先后突破了多项技术难题,作出了突出贡献。
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