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反應堆主冷卻劑管道（ 簡稱主管道 ）是核島一回路反應堆冷卻劑系統中極為重要的壓力邊界和安全屏障，是保證反應堆可靠運行的“主動脈”。國和一號是國家電力投資集團有限公司落實我國三代核電自主化發展戰略，依托“大型先進壓水堆核電站”國家科技重大專項開發的、具有完全自主知識產權的大型先進非能動壓水堆核電型號。作為“‘大’國‘重’器”的重要組成部分，國和一號主管道主體規格、電渣錠噸級、一體支管規格等參數幾乎都在挑戰國內外的極大值，亟待突破行業瓶頸。

2008年，由上海核工程研究設計院股份有限公司牽頭，中國第二重型機械集團公司、上海重型機器廠有限公司、吉林中意和管道制造有限公司參與研發制造的國和一號主管道團隊接下重任。針對超大噸位主管道，共有20余家單位、300余人參與的攻關團隊依托國家重大專項3項課題、歷時十余年攻堅克難，形成了“超大規格整體鍛造主管道設計分析技術”、“超大噸位電渣重熔及鍛造材料開發技術”等四大先進性創新成果并已成功應用，帶動國內主管道研發技術達到國際領先水平，為進一步推動我國三代核電技術自主化、主設備國產化貢獻了“硬核”力量。

國和一號主管道與主設備連接示意圖

破局：從“卡脖子”到“敢為先”

2008年，我國正式啟動對美國AP1000技術的引進、消化、吸收，并在此基礎上研究開發大型先進壓水堆核電技術CAP1400。但在當時，AP1000依托項目主管道對于國內外企業都是全新的產品，亟需填補技術空白。主管道團隊毅然接下這一自主研制的重任，胸懷“國之大者”、攻破重重難關，終于成功突破。這充分體現了決策團隊的膽魄和遠見，也為國內鍛造主管道技術的發展奠定了堅實基礎。

成功的喜悅并未持續太久，新的挑戰接踵而至。經過研發團隊核算，國和一號（CAP1400）主管道比AP1000主管道的最大直徑增大約14%、最大電渣錠重量增加約65%、接管直徑增大約24%。這不是尺寸規格的簡單等比例放大：每一個數值的突破都需要更高研發技術、更強制造能力，需要在無數失敗的廢墟上鍛造出獨一無二的錚錚鐵骨。而且，鍛造主管道差異巨大：結構由分段改為整體、材料由鑄件改為鍛件、制造由彎頭改為模彎、主支管由焊接改為一體鍛制……AP1000主管道的創新攻關已是困難重重，如何在此基礎上取得更多、更大、更難的突破？主管道團隊肩上的擔子更沉重了。有人打起了退堂鼓：“這條沒人走過的路，我們能走通嗎？”“能！”研發牽頭人王勇斬釘截鐵，“不經一番寒徹骨，怎得梅花撲鼻香？我們要站在新的起點，實現中國核電全面自主化——這是我們共同的使命！”

焊接工程師對主管道內表面焊縫進行打磨

突圍：在“冰與火”的淬煉中挑戰極限

面對研制國內外前所未有的超大鍛造主管道難題，研發團隊嚴陣以待、踔厲奮發，研發團隊多方走訪、調研，針對主管道設計制造中的難點和要點進行了客觀預測和積極謀劃，經過審慎評估，創新采用“首件+非破壞性解剖”的研發模式，實現了主管道設計階段的“制造預分析”，建立了主管道全壽期性能基準數據庫。為了實現技術成果順利轉化，大家克服重重困難，讓“主動脈”在“冰與火”的淬煉之中愈發強勁堅韌。

鍛造超大噸位的主管道，首先要解決的是直徑長達數米的電渣錠鍛件的性能問題。電渣重熔錠的成分指標類似于“牛肉的組織含量”，不同的成分其肉質、口感和營養不一樣，電渣錠熔化后，成分需均勻，且含量也滿足要求。2013年的隆冬，上重冶煉車間內滴水成冰，140噸級超低碳控氮奧氏體不銹鋼電渣錠的研制又一次失敗了，團隊成員的心情也如同已跌破0℃的車間溫度一般?！颁撍畧髲U了，但數據都留下來了。失敗是成功之母，大家不要氣餒，我們分析分析，再來一遍！”在團隊專家的鼓勵下，大家連續奮戰，發明了三相均布串聯自耗電極冶煉技術，最終首臺140噸級電渣重熔爐完成歷史性澆筑，電子顯微鏡顯示其碳、氮含量均達到國際先進水平。

時間來到2016年春天，鋼錠在萬噸水壓機下迸發出赤紅的光芒，鍛造專家發現傳統的鍛造工藝會導致主管道管嘴部位晶粒度超標。面對這一新難題，研制團隊邊實踐，邊摸索，變創新，一步一個腳印，曾數度連續72小時值守在高溫鍛件旁，用紅外測溫儀記錄下一組組溫度梯度數據。車間內近50℃的室溫烤紅了他們的臉頰，工作服被一層層汗水反復浸透凝出鹽霜。功夫不負有心人，團隊最終發明了帶非對稱管嘴鍛造技術，通過非對稱管嘴管身同步成形控制與鍛坯各部位單火次變形率控制的協同來平衡變形與再結晶過程。當第一縷勝利的曙光灑上檢測儀器時，鍛件晶粒度從不到2級提升至2.4級，讓不少現場團隊成員喜極而泣。

技術人員討論成形尺寸檢測技術

國和一號主管道DMAIC設計環節評估示意圖

攀登：從“首件成功”到“星辰大海”

國和一號主回路管道共2根熱段、4根冷段和5根波動管，完成了首件的成功研制后，擺在團隊成員面前的，其實還有2臺機組共計21根“硬骨頭”。為了提升效率、盡可能減少報廢率，在吸取了首件主管道的經驗教訓的基礎上，研發團隊群策群力，開發了DMAIC主管道產品優化流程工具并建立了詳細的質量管理技術流程，通過各單位、各層級完成項目研究的質量控制，后需研制進度大大加快，絕大多數管道均實現了“一次成功”。形成了主管道材料性能提升與制造工藝穩定優化的DMAIC質量管理流程，還指導3家核電管道設備供貨公司完成了產品的研制，實現了冷熱彎雙路線的產業化應用。

2023年4月13日，大型先進壓水堆核電站國家科技重大專項課題“CAP1400冷卻劑主管道研制”通過國家能源局正式驗收，綜合績效評價為：總體技術達到國際領先水平。2023年5月12日召開的“大型核電站CAP1400（ 國和一號 ）主管道研制及應用”項目技術鑒定會上，以于院士領銜的專家組形成主要鑒定意見：該成果具有自主知識產權，整體技術水平達國際領先。目前，研發成果已應用于國和一號示范工程1號、2號機組，并接續應用于廉江、白龍等十余個機組主管道，引領國內外同行業主管道技術的發展跨越。

階段性的成功并不是團隊前行的終點，隨著國和一號產業鏈聯盟的成立，上海核工院作為聯盟技術牽頭單位，充分發揮新型舉國體制優勢，發揮國有企業引領帶動作用，促進國企民企協同發展，持續提高核電產業鏈完整性、安全性、先進性。主管道團隊也將秉持著“精益求精”的理念，錨定研制更高標準、精度、性能的設備、材料揚帆起航，共同書寫中國核能事業高質量發展的壯闊篇章。