在南海筹建全球首座海底核电站时,我们面临最棘手的问题就是燃料包壳材料的氢致开裂。传统锆合金在深海高压环境中吸氢速率会加快5倍,直到我们推出Zr-2.5Nb合金解决方案。这种通过β相淬火获得纳米级析出相的材料,其氢化物再取向温度较Zircaloy-4提高120℃,从根本上杜绝了径向氢化物析出。

我们建设的亚洲首条核级锆管生产线,采用三辊行星轧制工艺,使管材壁厚公差控制在±0.03mm。为"深海核能号"提供的Φ9.5mm×0.65mm包壳管,在350℃含锂水中经过15000小时考验,氢含量始终低于50ppm。目前月产8000支的产能,可满足3座百万千瓦级海底核电站需求。

最新突破在于开发了激光表面织构技术,在包壳管内壁形成微米级沟槽阵列,使临界热流密度提升18%。这项技术已应用于我国首座海底示范堆,运行数据显示燃料棒线功率密度可达4.8kW/m。我们正联合清华大学开展富铌边界层调控研究,目标将事故耐受能力提升至1600℃。
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