面向双碳 600MW 四代示范快堆关键核电材料一体化研制及绿色工程应用

2026年度绿色技术创新案例

申报单位：鞍钢股份有限公司

一、案例背景

本项目依托国家关键核心技术攻关课题，面向我国四代钠冷快堆核电发展战略，针对首座600MW示范快堆关键材料“卡脖子”难题攻关。此前国内外同类产品均无法满足我国快堆严苛的性能标准，制约重大工程落地与核电材料自主化进程。项目突破316H奥氏体不锈钢超低铁素体调控、敏化态晶间腐蚀与晶粒均匀性控制，2.25Cr1Mo耐热钢高纯净冶炼、模拟焊后高温性能稳定化，SA-516Gr.70低合金钢焊后高温强度保障三大核心技术瓶颈，形成全套自主化生产工艺体系。成果综合性能达国际领先水平，获授权发明专利14项，已批量应用于我国首座600MW示范快堆1、2号机组核心装备，累计新增利税2.53亿元。技术适用于四代快堆全系列关键装备制造，可推广至其他核电堆型、高温压力容器及清洁能源装备领域，助力核能低碳减排与乏燃料高效利用。

本项目应用于我国首座600MW四代钠冷示范快堆工程建设场景，服务于国家核电“三步走”发展战略，支撑主容器、蒸汽发生器、屏蔽装置等核心装备的关键材料供给。用户核心需求是攻克三类核电用钢技术瓶颈，满足我国自主设定的严苛技术标准，实现快堆核心材料自主可控，保障国家重大核电工程按期落地。技术现状与行业痛点方面，此前国内外同类产品均无法达到中国技术要求：316H奥氏体不锈钢铁素体含量、晶粒度、敏化态晶间腐蚀性能不达标；2.25Cr1Mo耐热钢模拟焊后高温强度不足、带状组织难以消除；SA-516Gr.70低合金钢焊后高温性能衰减显著，形成“卡脖子”困局，导致工程面临“无材可选、等米下锅”的被动局面，核电材料供应链安全存在重大隐患。本项目针对性破解上述技术难题，补齐国产化短板，保障重大工程建设与能源低碳转型需求。

二、主要做法

项目以实现四代钠冷快堆关键核电材料自主可控为核心目标，遵循“产学研用协同、全流程工艺创新、性能国际领先”原则，构建研发—制造—验证一体化攻关体系，核心实施内容如下：

（一）创新316H奥氏体不锈钢超低铁素体调控与组织均匀化技术。创新316H奥氏体不锈钢铁素体调控、多阶段轧制与分阶段均衡热处理技术，稳定实现铁素体含量<0.5%、晶粒度4-6级，满足敏化态晶间腐蚀严苛要求。

（二）开发2.25Cr1Mo耐热钢高纯净冶炼与组织调控技术。开发2.25Cr1Mo钢三步法纯净冶炼与贝氏体组织调控技术，脆化敏感性J系数低至42，彻底消除带状组织，保障模拟焊后高温性能达标。

（三）优化SA-516Gr.70低合金钢控轧+正火工艺。通过细晶与析出强化复合技术稳定焊后高温强度。

（四）构建产学研用一体化攻关体系。项目获授权发明专利12项，经科技成果鉴定整体技术达国际领先水平。由鞍钢牵头，联合一重、钢研总院、东北大学、中国原子能院五方协同分工，覆盖机理研究、工艺开发、工程制造与服役验证全链条，为成果落地提供完备支撑保障。

三、主要成效

（一）产业成效显著。项目落地后，企业打通三类核电关键材料全流程量产工艺，建立完整核电用钢质量保证体系，成为国内独家具备600MW示范快堆全系列钢材配套供货能力的企业；产品性能稳定性与指标精度大幅提升，整体技术达国际领先水平，彻底破解工程“无材可选、等米下锅”的卡脖子困局，补齐我国四代快堆材料供应链短板。

（二）经济效益显著。累计推广产品2223吨，新增利税2.53亿元；核心技术可向高温气冷堆、聚变堆、高温压力容器等领域延伸，持续拓展市场空间。

（三）社会与生态效益显著。保障国家重大核电工程按期建设，提升核能产业链自主安全水平，带动上下游协同发展。支撑四代快堆高效消纳乏燃料、提升核燃料利用率，对应可减少标准煤消耗360万吨、减排二氧化碳900万吨，为我国双碳目标推进提供核心技术支撑。

（四）知识产权与成果建设成效。该案例成果斐然，累计获国家发明专利授权14项，发表学术论文11篇，含3篇SCI论文。2023年，该成果顺利通过中钢协鉴定，鉴定主任由刘正东、叶奇蓁两位院士担任，最终鉴定结果达国际先进水平。成果相关产品已通过备案（备案号20222100000659.1）。本案例形成14项核心专利：ZL 2021 1 0725422.5（一种高碳低铁素体含量奥氏体不锈钢板及其生产方法）、ZL 2021 1 0727295.2（具有超低铁素体含量的奥氏体不锈钢坯及其制造方法）、ZL 2022 1 1387671.9（一种超低碳化物含量奥氏体不锈钢坯及其制造方法）、ZL 2021 1 0727249.2（耐晶间腐蚀组织均匀高碳奥氏体不锈钢板及其制造方法）、ZL 2023 1 0299301.8（一种低温性能优异的奥氏体不锈钢及其制备方法）、ZL 2021 1 1308797.8（一种石化设备用奥氏体耐热钢板及其制造方法）、ZL 2023 1 0299299.4（一种无铁素体的超纯净尿素级奥氏体不锈钢板及制备方法）、ZL 2021 1 0727237.X（快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板及其制造方法）、ZL 2024 1 0828245.7（一种耐晶间腐蚀的高碳奥氏体不锈钢钢板及其制备方法）、ZL 2021 1 1308808.2（一种核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法）、ZL 2021 1 0725398.5（一种奥氏体不锈钢的中厚板热处理方法）、ZL 2021 1 0725388.1（一种奥氏体不锈钢的中厚板生产方法）、ZL 2024 1 0499308.9（低碳高硅具有高温性能的耐蚀容器用不锈钢及制造方法-发明专利证书）、ZL 2024 1 0499257.X（低碳高硅具有强韧性能的耐蚀容器用不锈钢及制造方法-发明专利证书）。

四、典型意义

本项目成套技术具备广阔的规模化推广与跨领域延伸空间，市场前景可观。国内核电领域，未来10年我国规划建设约15台快堆机组，年装备及材料市场规模约100亿元，本项目形成的自主化材料技术体系可直接复用，支撑后续快堆机组核心材料批量稳定供货，持续巩固国产化主导地位。跨领域延伸方面，核心技术可向高温气冷堆、“华龙一号”“国和一号”等三代核电堆型拓展；316H奥氏体不锈钢技术可推广至聚变堆超低温材料、液态储氢、低温风洞等高端领域；2.25Cr1Mo耐热钢、SA-516Gr.70低合金钢技术可延伸至高温压力容器、石化重型装备等场景，应用边界持续拓宽。同时伴随全球四代核电产业发展，技术可依托我国核电出海战略参与国际竞争，拓展海外市场，为清洁能源发展与双碳目标落地提供长期技术支撑。

（本文依据申报单位填报材料整理编写，未对其中数据、事实及表述的真实性、准确性和完整性进行独立核实，相关内容以申报单位填报材料为准）