时间:2023-12-03 作者:螺母 点击:1
,而核燃料又对搁架材料有着严格苛刻的要求,需要其具备优异的中子吸收能力及高延伸率。此前这样一种材料因制作工艺高度困难,导致国家长期严重依赖进口,存在卡脖子风险。
而就在本月八日,中国宝钢、武钢集团联合在公众号(中国宝武)上宣布:在太钢集团、中国核动力研究设计院、中国核电工程有限公司三方的倾力合作下,核燃料贮运搁架所需的功构一体六边形NCT257硼不锈钢无缝钢管系列新产品正式通过了中国核能行业协会的技术鉴定,取得了前所未有的重大突破。
专家组赞誉道此次材料突破是国内首创,一步登天达到了国际先进水准,具备优秀的效益前景。
或许在许多人眼中,神秘莫测的核技术与我们的日常生活相隔万里,但实际上核技术早已融入到我们的生活当中。根据统计,核技术与国民经济制造业43个细致划分领域的30%行业有所关联,这中间还包括工业、医学、农业甚至环保当中,并且核技术还被应用于油田测井以及考古航天等等,可以说核技术慢慢的变成了未来创新发展的重中之重。
核技术动力系统的核心就是核反应堆,核反应堆由燃料棒、慢化剂、控制棒三大部件组成。其中核聚变燃料棒作为储存核燃料的容器,无疑是最关键的部位,它存在目的是为了让核聚变形成反应并产生能量,同时让反应堆保持在一个平稳状态长期运行。
核燃料棒由浓度为30%的铀235金属陶瓷制成,军用领域武器级的铀235浓度则提升至90%以上。它是由几百个直径、高度分别为一厘米的芯块堆叠在一起,大多单个长度约为四米,当然不同应用需求需要不一样的规格的设计。
芯块的模样如同轴承里的滚珠,它们统一被装进韧度高、重量轻的铍合金细管内,再用硼不锈钢六边无缝钢管进行最后包装,一个核反应堆芯至少需要上百根这样的芯管构成。
此次材料突破就是在不锈钢六边无缝钢管上,有人可能会质疑这种钢管很难制造吗?答案是极端困难,否则这种材料也不会困扰我国长达数年之久。
首先解释下为什么核燃料棒钢管是六边形,其实我们也能够正常的使用四边形,但自然现象告诉我们,六边形是最稳定耐用的钢管结构。譬如野外蜂巢便是密密麻麻的六边形,风吹日晒一整年也不可能会出现变形,而核燃料棒的工作环境是极其恶劣的,钢管强度必然需要经受住更严格的考验。
而从生产角度而言,钢管含硼是为了使其在热处理工艺中具备更优异的淬透性,并且硼这种元素还具备吞噬中子的功能,压水型反应堆以防意外底部都有通硼酸液管道,当事故发生时,硼酸液的释放能尽可能减少核污染。高硼不锈钢也因此在反应堆屏蔽体、乏燃料贮存格架、乏燃料运输容器、乏燃料后处理等诸多领域都有着重要应用。
但要知道硼的熔点高达2180度,在冶炼含硼不锈钢时,只有极其精准的掌控熔点才能使其与金属完美融合,否则它就会分离出来,丧失原本的功能。
生产角度的第二个难点就是制造工艺,无缝钢管的穿孔加工工艺分为热轧和冷拨两种,热轧适用于管壁偏厚的钢材,冷拨适用于偏薄的钢材,二者虽工艺方法不一样,但归根结底都是对钢管管坯进行拉伸延长。
六边异形管对于拉伸延长工艺有着近乎苛刻的误差标准,无论是管壁还是任意一边,都要求厚度和误差值保持在允许标准内,一旦任何一个数值出错超标,整个管道都彻底报废。并且高硼不锈钢的的凝固组织含有大量硬脆共晶硼化物,在热加工过程中极易产生表面裂纹甚至碎裂,制造工艺难度之高令人咋舌,中国也因此长期受限于该材料加工,一直需要依赖进口来解决内需,是十分危险的卡脖子工业技术。
其实在早期,对于核燃料棒的外包装钢管,我们大家可以采用18-8型奥氏体不锈钢来进行替代制造。但随着国际上对于核安全等级的要求逐渐提高,核安全设备的材料也需要更加可靠、稳定的钢材去升级制造,我们这才不得不去采购硼不锈钢六边无缝钢管。
但关于核技术燃料的战略性钢材,西方可以随心所欲的对咱们进行禁运以及抬价,我们对此又缺乏自主制造能力,这种头悬利剑、脚履薄冰的感觉自然不好受,为此我们自能加大研发力度,早日突破困局。
早在2021年5月,山西太钢就主动承担起这份责任,勇担国家使命联合多家企业着手展开攻关任务。三年时间转眼而逝,太钢在研发工程中,逐步攻克了热成形能力差、硼化物分布不均、圆变六方开裂等先前困扰我国数年的难题。
2022年4月,太钢完成第一批产品的试制,按照每个客户提出的宝贵意见不断调整方案策略。在不断的改善精进中,前几日太钢所生产的功构一体六边形NCT257硼不锈钢无缝钢管终于通过了中国核能协会的新产品技术鉴定,并且太钢所生产的钢管中子吸收性能、室温断后延伸率均高于国外产品8%~20%,这无疑是一个巨大的惊喜。
太钢所生产的功构一体六边形NCT257硼不锈钢无缝钢管,既满足了核燃料棒包裹功能,又提升了钢管结构的整体强度,代表了中国钢铁工业的巨大进步和提升,也展现了中国无与伦比的工业研制能力。
而山西太钢不锈钢股份有限公司,作为全球不锈钢行业的领军者,于1997年10月在太钢集团的公开募集下设立。多年以来太钢不锈公司专注于研发不锈钢为主的特殊钢材,截止今日已拥有年产450万吨不锈钢的庞大生产能力,坐拥国家不锈钢材料重点实验室和理化实验室等平台,持有核心技术更是不计其数,是当之无愧的国家钢铁担当。
对于未来创新道路,太钢表示将在NCT257硼不锈钢无缝钢管的研发基础上,接着来进行核技术高端材料的一系列研发,在相关产业链上充当急先锋的领军角色,助力祖国核技术行业的持续高质量发展!
国产工业水平,此前数年可以说遭受到些许民众有失偏颇的强烈质疑,比如吴晓波叙述的打火机垫片事件,再比如圆珠笔尖专用钢事件,这些微不足道的工业流水线产品却被一些心怀不正的“公知”们单拎出来当做批判中国制造业的证据,他们掀起了一股歪风,为民众制造了错误的舆论导向,让中国工业在国内饱受质疑。
要知道经济全球化是自然发展的新趋势,国际分工更是全球调控的自发结果,任何一个产品的生产源头都是市场基于成本和效率所作出的最佳选择。而一些心怀鬼策之人偏要错误引导,让国家不得不出手为自己正名,比如圆珠笔钢珠事件,也是太钢出手解决生产的。
最后,无论是核技术的NCT257硼不锈钢无缝钢管材料的成功突破,还是圆珠笔钢柱的出手生产,都代表了我国目前极高的工业生产水平以及创新研发决心,祖国工业不应该遭受内部质疑,更何况是不公的偏见。在此希望祖国工业日新月异、精益求精,早日变成全球高端工业引领者。