适配四代核能系统极端环境

抚顺特钢造出钍基熔盐反应堆“筋骨”

　　本报记者 崔振波

　　日前，由中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换，成为目前全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。钍基熔盐堆是以钍为燃料，以高温熔盐作为冷却剂的第四代先进核能系统，与目前普遍使用的压水堆不同，无须巨大压力容器，也不用大量水冷却，就像把核燃料放在高温的盐里流动发电，既安全又高效。

　　钍基熔盐堆内部高温、强腐蚀、中子辐照的极端环境对结构材料提出了严苛要求，抚顺特殊钢股份有限公司生产的GH3535合金正是撑起第四代核能系统极端环境的关键材料。

　　12月10日，抚顺特钢锻造车间内，一根火红的GH3535合金坯料正被锻造成型，即将变身钍基熔盐反应堆的“筋骨”。抚顺特钢副总工程师张鹏告诉记者，这种合金将被制成板、棒、管等多种形态，用于反应堆主容器、换热器、主管道等核心部件。

　　“没有合适的原料，我们就自己开发。”抚顺特钢技术中心主任助理王树财回忆道，2012年研发之初，中国科学院上海应用物理研究所团队在确定GH3535合金元素成分的精准配比后，精准控制成分是大生产冶炼的第一道难关。科研人员在冶炼炉前熬过无数个通宵，记录本上写满了密密麻麻的数据，经过坚持不懈的试验，最终确立了精准的合金化学成分及控制体系。

　　成分难题刚破，金属“偏析”问题接踵而至。“所谓偏析，就像炒大锅菜，食材越多越难拌匀，有的地方咸、有的地方淡，影响了合金的整体性能。”王树财说，这种化学元素的不均匀会直接影响合金的耐蚀性和强度。由中国科学院上海应用物理研究所、中国科学院金属研究所和抚顺特钢联合组成的团队不断改善熔炼和扩散退火工艺，最终让合金各部位的成分均匀度达到标准。

　　锻造加工也是一大难题。GH3535合金高温变形抗力高，热加工窗口窄，小型构件加工尚容易推进，可是加工大型锻件时，就很容易出现裂纹。“没别的办法，跟着锻工师傅泡在车间里‘死磕’！”王树财说，团队蹲守生产一线，一次次调整锻造温度、把控变形速率，在无数次试错中摸索出特殊锻造工艺，硬是让“倔强”的合金坯料乖乖成型。

　　经过十多年的沉淀，抚顺特钢不仅掌握了顶尖的镍基合金冶炼和锻件加工技术，更在实际应用中交出亮眼答卷：此次钍基熔盐反应堆的供应占比超过95%，成为反应堆核心部件的 “硬支撑”。目前，抚顺特钢已与中国科学院上海应用物理研究所、中国科学院金属研究所开启新阶段合作，聚焦钍基熔盐堆扩大化、商业化应用，研发更大尺寸、更高等级的GH3535合金构件，为大功率反应堆建设蓄力。

责编：周艺凝
审核：刘立纲