能源安则国安,科技兴则国兴。在我国核能发展“热中子反应堆—快中子反应堆—受控核聚变堆”三步走的战略蓝图中,先进核电材料是筑牢四代核电、聚变能源发展的基石,更是守护国家能源安全的隐形铠甲。作为“先进核电关键金属结构材料创新团队”的身边同事,我常年见证着这群科研人扎根科研一线、深耕核材领域的坚守与担当。他们摒弃跟跑惯性、勇闯技术无人区,以十年磨一剑的匠心攻坚克难,用一个又一个自主研发的关键材料,填补国内技术空白,书写着新时代科技工作者初心向党、科技报国的动人篇章。
核能是清洁高效的战略能源,更是我国实现“双碳”目标、保障能源自主的核心支撑。但少有人知,我国四代核电与聚变堆的发展,长期受制于关键金属结构材料的“卡脖子”难题。先进核能系统工况极端苛刻,高温、强辐照、液态金属腐蚀的多重考验,对结构材料的耐高温、耐腐蚀、耐辐照性能提出了极致要求。此前,国内尚无成熟的制备技术和应用标准,核心材料一度依赖进口,不仅价格高昂、供货受限,更让我国核电工程建设深陷“受制于人”的困境,成为制约我国先进核能技术迭代的最大短板。
困境之下,方显科研担当。面对国家战略需求,先进核电关键金属结构材料创新团队毅然扛起重任,主动跳出国外技术框架,坚定走自主创新之路。我亲眼见证,团队无数个日夜扎根实验室、奔走生产线,从配方优化、工艺制定到工业化试制、工程化验证,一步一个脚印啃下一块块硬骨头,用坚守与执着打破了国外技术垄断。
最让我动容的是钠冷快堆耐热奥氏体钢的攻坚历程。项目初期,业内首选进口材料,国外厂商的技术承诺一度让大家以为可以走捷径。可历经半年等待,进口材料性能全面不达标,不仅浪费了宝贵的研发时间,更让示范快堆工程陷入“无材可用”的绝境。绝境亦是突围之机,团队没有气馁退缩,迅速重启自主研发之路。针对钠冷快堆厚板生产难度大、性能要求严苛、无国内标准可循的难题,科研人员深耕三年,反复调试合金配方、优化制备工艺,创新性将国外四种快堆材料统型为单一316KD不锈钢。
无数次实验迭代、无数次工艺改良,团队最终攻克厚大铸坯缺陷消除、夹杂物水平降低、晶粒度精准控制、抗晶间腐蚀性能提升等核心难题,制定出专属材料技术条件,成功研制出适合钠冷快堆的316KD耐热奥氏体不锈钢。如今,这款自主研发的不锈钢已成为堆容器、堆芯围桶、堆内支撑等核心部件的唯一用材,累计用量超万吨,支撑我国首座钠冷示范快堆稳定发电,让我国跻身掌握快堆核心技术的国家行列。此外,团队持续深耕迭代,研发的多个耐辐照、耐热不锈钢全部成功落地应用,用硬核实力筑牢四代核电自主化根基。
攻坚克难的脚步从未停歇。在铅冷快堆领域,国际可借鉴经验寥寥无几,耐铅铋腐蚀的核心材料长期空白,是制约我国铅铋快堆建设的瓶颈。主要原因是构成合金的元素在液态铅铋环境下都能发生不同程度的溶解。团队迎难而上,聚焦液态铅铋腐蚀、高温辐照等核心难题,创新通过合金化技术,在材料表面形成自愈合氧化膜,完美攻克极端工况下的腐蚀难题,成功研发出五种MAlfr系列原型材料及配套焊材,。目前,系列材料已完成板、棒、管等制品工程化生产和供货,成为我国铅冷快堆建设的核心材料保障,收获了行业的高度认可。
立足长远,团队始终对标国家核能长远战略。针对一体化快堆要求60年甚至更长寿命服役的超高要求,团队在成熟技术基础上持续优化合金配比,精准调控关键元素含量,大幅提升材料长期服役的组织稳定性,为一体化快堆示范工程建设筑牢材料基础。同时,攻克干法后处理严苛腐蚀环境下的材料难题,完成多类耐腐蚀原型合金研发,为核能闭式循环发展提供了坚实技术支撑。
在终极能源聚变堆领域,团队同样实现了突破性跨越。第二代高温超导带材是核聚变装置“超级磁体”的核心,但其核心金属基带长期依赖进口,成为我国聚变技术发展的短板。先进核电关键金属结构材料创新团队从零起步,攻克高纯净合金制备、超精密轧制、光亮表面控制等一系列关键技术,成功实现超长、超薄、超光亮、超高强度超导基带的国产化批量制备。自研基带各项性能对比,材料纯净度控制的部分指标优于进口产品,成功打破国外垄断,为我国核聚变技术商业化发展打通了关键材料堵点。
十余载深耕不辍,十余载笃行致远。从填补国内空白的核电核心材料,到打破垄断的超导基带,先进核电关键金属结构材料创新团队始终以国家需求为导向,以科学家精神为帆,坚守自主创新初心,在平凡的科研岗位上创造了不平凡的业绩。国防科学技术进步奖一等奖、冶金科学技术一等奖、中国科学院“科苑名匠”等诸多荣誉,是对他们坚守与付出的最好见证。
今年是中国共产党成立105周年,也是“十五五”开局之年。站在新的历史节点上回望,先进核电关键金属结构材料创新团队的故事,其实是金属研究所、是中国科学院、是我国无数科技工作者奋斗历程的一个缩影。他们没有豪言壮语,只有实验室里彻夜不熄的灯光;没有惊天动地,只有为核能建设提供可靠材料的坚守。
初心如磐,他们用十年坚守践行了“跟党走”的铮铮誓言;科技报国,他们用自主创新的成果开启了“十五五”的崭新征程。
这,就是科学家精神最朴素、也最动人的模样。

创新团队负责人戎利建在真空感应熔炼炉前观察

创新团队合影