反应堆主冷却剂管道（ 简称主管道 ）是核岛一回路反应堆冷却剂系统中极为重要的压力边界和安全屏障，是保证反应堆可靠运行的“主动脉”。国和一号是国家电力投资集团有限公司落实我国三代核电自主化发展战略，依托“大型先进压水堆核电站”国家科技重大专项开发的、具有完全自主知识产权的大型先进非能动压水堆核电型号。作为“‘大’国‘重’器”的重要组成部分，国和一号主管道主体规格、电渣锭吨级、一体支管规格等参数几乎都在挑战国内外的极大值，亟待突破行业瓶颈。

2008年，由上海核工程研究设计院股份有限公司牵头，中国第二重型机械集团公司、上海重型机器厂有限公司、吉林中意和管道制造有限公司参与研发制造的国和一号主管道团队接下重任。针对超大吨位主管道，共有20余家单位、300余人参与的攻关团队依托国家重大专项3项课题、历时十余年攻坚克难，形成了“超大规格整体锻造主管道设计分析技术”、“超大吨位电渣重熔及锻造材料开发技术”等四大先进性创新成果并已成功应用，带动国内主管道研发技术达到国际领先水平，为进一步推动我国三代核电技术自主化、主设备国产化贡献了“硬核”力量。

国和一号主管道与主设备连接示意图

破局：从“卡脖子”到“敢为先”

2008年，我国正式启动对美国AP1000技术的引进、消化、吸收，并在此基础上研究开发大型先进压水堆核电技术CAP1400。但在当时，AP1000依托项目主管道对于国内外企业都是全新的产品，亟需填补技术空白。主管道团队毅然接下这一自主研制的重任，胸怀“国之大者”、攻破重重难关，终于成功突破。这充分体现了决策团队的胆魄和远见，也为国内锻造主管道技术的发展奠定了坚实基础。

成功的喜悦并未持续太久，新的挑战接踵而至。经过研发团队核算，国和一号（CAP1400）主管道比AP1000主管道的最大直径增大约14%、最大电渣锭重量增加约65%、接管直径增大约24%。这不是尺寸规格的简单等比例放大：每一个数值的突破都需要更高研发技术、更强制造能力，需要在无数失败的废墟上锻造出独一无二的铮铮铁骨。而且，锻造主管道差异巨大：结构由分段改为整体、材料由铸件改为锻件、制造由弯头改为模弯、主支管由焊接改为一体锻制……AP1000主管道的创新攻关已是困难重重，如何在此基础上取得更多、更大、更难的突破？主管道团队肩上的担子更沉重了。有人打起了退堂鼓：“这条没人走过的路，我们能走通吗？”“能！”研发牵头人王勇斩钉截铁，“不经一番寒彻骨，怎得梅花扑鼻香？我们要站在新的起点，实现中国核电全面自主化——这是我们共同的使命！”

焊接工程师对主管道内表面焊缝进行打磨

突围：在“冰与火”的淬炼中挑战极限

面对研制国内外前所未有的超大锻造主管道难题，研发团队严阵以待、踔厉奋发，研发团队多方走访、调研，针对主管道设计制造中的难点和要点进行了客观预测和积极谋划，经过审慎评估，创新采用“首件+非破坏性解剖”的研发模式，实现了主管道设计阶段的“制造预分析”，建立了主管道全寿期性能基准数据库。为了实现技术成果顺利转化，大家克服重重困难，让“主动脉”在“冰与火”的淬炼之中愈发强劲坚韧。

锻造超大吨位的主管道，首先要解决的是直径长达数米的电渣锭锻件的性能问题。电渣重熔锭的成分指标类似于“牛肉的组织含量”，不同的成分其肉质、口感和营养不一样，电渣锭熔化后，成分需均匀，且含量也满足要求。2013年的隆冬，上重冶炼车间内滴水成冰，140吨级超低碳控氮奥氏体不锈钢电渣锭的研制又一次失败了，团队成员的心情也如同已跌破0℃的车间温度一般。“钢水报废了，但数据都留下来了。失败是成功之母，大家不要气馁，我们分析分析，再来一遍！”在团队专家的鼓励下，大家连续奋战，发明了三相均布串联自耗电极冶炼技术，最终首台140吨级电渣重熔炉完成历史性浇筑，电子显微镜显示其碳、氮含量均达到国际先进水平。

时间来到2016年春天，钢锭在万吨水压机下迸发出赤红的光芒，锻造专家发现传统的锻造工艺会导致主管道管嘴部位晶粒度超标。面对这一新难题，研制团队边实践，边摸索，变创新，一步一个脚印，曾数度连续72小时值守在高温锻件旁，用红外测温仪记录下一组组温度梯度数据。车间内近50℃的室温烤红了他们的脸颊，工作服被一层层汗水反复浸透凝出盐霜。功夫不负有心人，团队最终发明了带非对称管嘴锻造技术，通过非对称管嘴管身同步成形控制与锻坯各部位单火次变形率控制的协同来平衡变形与再结晶过程。当第一缕胜利的曙光洒上检测仪器时，锻件晶粒度从不到2级提升至2.4级，让不少现场团队成员喜极而泣。

技术人员讨论成形尺寸检测技术

国和一号主管道DMAIC设计环节评估示意图

攀登：从“首件成功”到“星辰大海”

国和一号主回路管道共2根热段、4根冷段和5根波动管，完成了首件的成功研制后，摆在团队成员面前的，其实还有2台机组共计21根“硬骨头”。为了提升效率、尽可能减少报废率，在吸取了首件主管道的经验教训的基础上，研发团队群策群力，开发了DMAIC主管道产品优化流程工具并建立了详细的质量管理技术流程，通过各单位、各层级完成项目研究的质量控制，后需研制进度大大加快，绝大多数管道均实现了“一次成功”。形成了主管道材料性能提升与制造工艺稳定优化的DMAIC质量管理流程，还指导3家核电管道设备供货公司完成了产品的研制，实现了冷热弯双路线的产业化应用。

2023年4月13日，大型先进压水堆核电站国家科技重大专项课题“CAP1400冷却剂主管道研制”通过国家能源局正式验收，综合绩效评价为：总体技术达到国际领先水平。2023年5月12日召开的“大型核电站CAP1400（ 国和一号 ）主管道研制及应用”项目技术鉴定会上，以于院士领衔的专家组形成主要鉴定意见：该成果具有自主知识产权，整体技术水平达国际领先。目前，研发成果已应用于国和一号示范工程1号、2号机组，并接续应用于廉江、白龙等十余个机组主管道，引领国内外同行业主管道技术的发展跨越。

阶段性的成功并不是团队前行的终点，随着国和一号产业链联盟的成立，上海核工院作为联盟技术牵头单位，充分发挥新型举国体制优势，发挥国有企业引领带动作用，促进国企民企协同发展，持续提高核电产业链完整性、安全性、先进性。主管道团队也将秉持着“精益求精”的理念，锚定研制更高标准、精度、性能的设备、材料扬帆起航，共同书写中国核能事业高质量发展的壮阔篇章。