在核電站冷源系統(tǒng)的核心地帶，循環(huán)水泵如同人體的“心臟”，以每秒數(shù)十噸的流量為反應堆輸送冷卻生命線。然而，這一關鍵設備長期被國外技術(shù)壟斷，成為制約我國核電安全的“卡脖子”難題。2025年6月，一場由水泵廠家領銜的聯(lián)合攻關正式啟動——利歐泵業(yè)攜手國核院、三門核電、浙江大學、湘電股份，共同簽署《核電站大型流量可調(diào)循環(huán)水泵聯(lián)合研發(fā)協(xié)議》，標志著國產(chǎn)百萬千瓦級核電機組循環(huán)水泵自主化邁出關鍵一步。
一、技術(shù)空白：核電安全的“阿喀琉斯之踵”
核電憑借高能量密度、低碳排放和穩(wěn)定運行的優(yōu)勢，已成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標的核心能源支柱。但核反應堆每秒產(chǎn)生數(shù)千兆瓦熱量，若冷卻不足將導致災難性后果。循環(huán)水泵作為冷源系統(tǒng)的核心設備，需在極端工況下保持絕對可靠：
流量巨獸：單泵輸送能力達15-25m³/s（相當于1.5個標準泳池水量/分鐘），揚程25-30m；
耐力考驗：匹配6400kW級電機，7×24小時連續(xù)運行數(shù)十年；
智能調(diào)控：需根據(jù)反應堆功率變化實時調(diào)節(jié)流量，誤差率需低于0.5%。
此前，具備動葉可調(diào)技術(shù)的高端循環(huán)水泵完全依賴進口，不僅采購成本高昂，供應鏈風險更威脅國家能源安全。國產(chǎn)化迫在眉睫。
二、聯(lián)合攻堅：破解“不可能三角”的技術(shù)路線
本次研發(fā)直指百萬千瓦級核電機組需求，以真機工程化為目標，同步對比三大技術(shù)路線：
|
技術(shù)方案
|
核心原理
|
優(yōu)勢
|
挑戰(zhàn)
|
|
動葉可調(diào)機組
|
液壓調(diào)節(jié)葉片角度
|
流量調(diào)節(jié)精準，能效最優(yōu)
|
機械結(jié)構(gòu)復雜，密封要求極高
|
|
變頻機組
|
改變電機轉(zhuǎn)速控流量
|
響應快，無機械磨損
|
電力電子系統(tǒng)抗輻照能力弱
|
|
固定葉片機組
|
閥門節(jié)流調(diào)節(jié)
|
結(jié)構(gòu)簡單，成本低
|
能耗高，調(diào)節(jié)精度差
|
項目組將通過全生命周期經(jīng)濟性分析，在安全性、效率與成本間找到最優(yōu)解。
三、國產(chǎn)化突破：水泵廠家的創(chuàng)新答卷
作為研發(fā)主體單位，水泵廠家利歐泵業(yè)承擔了核心泵體的設計與制造任務，突破三大技術(shù)壁壘：
材料革命：采用雙相不銹鋼葉輪+陶瓷涂層蝸殼，耐受含氯海水腐蝕，壽命提升至40年；
動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)：液壓伺服機構(gòu)精度達±0.1°，確保流量波動＜2%（國際標準為5%）；
抗震設計：通過數(shù)字孿生技術(shù)模擬9級地震工況，管道應力分散結(jié)構(gòu)使振動值降低60%。
湘電股份研發(fā)的6400kW特種電機，創(chuàng)新采用定子繞組直接水冷技術(shù)，溫升控制在40K以內(nèi)，效率突破97%。而浙江大學團隊開發(fā)的AI自適應控制算法，可依據(jù)水溫、負荷變化實時優(yōu)化調(diào)節(jié)邏輯，較傳統(tǒng)PID控制節(jié)能12%。
四、協(xié)同生態(tài)：產(chǎn)學研用鍛造“國之重器”
此次合作構(gòu)建了核電裝備國產(chǎn)化的黃金模式：
需求端驅(qū)動：國核院與三門核電提供核電站實際運行參數(shù)與故障數(shù)據(jù)庫，確保研發(fā)貼合實戰(zhàn)；
技術(shù)鏈整合：浙大基礎研究（流體力學模型）+利歐制造工藝（精密鑄造）+湘電動力系統(tǒng)，實現(xiàn)技術(shù)無縫銜接；
場景化驗證：真機將在模擬核電站工況的全尺寸試驗臺測試，累計運行超10000小時方可交付。
這種“產(chǎn)學研用”一體化協(xié)作，使研發(fā)周期縮短40%，工程化風險降低70%。
五、產(chǎn)業(yè)變革：從國產(chǎn)替代到全球引領
該項目的意義遠超單一設備突破：
成本重構(gòu)：國產(chǎn)化后設備采購成本降低50%，運維費用下降30%；
標準話語權(quán)：制定《核級動葉可調(diào)循環(huán)水泵技術(shù)規(guī)范》，推動中國標準出海；
技術(shù)外溢：高精度液壓調(diào)節(jié)技術(shù)已衍生至火電、船舶領域，某超臨界機組應用后年節(jié)電達240萬度。
據(jù)預測，隨著我國2030年前新增50臺核電機組，大型可調(diào)循環(huán)水泵市場規(guī)模將突破百億。此次聯(lián)合研發(fā)為水泵廠家打開了高端核級裝備的萬億級市場。
結(jié)語：冷卻水流中的國家意志
從三峽大壩的巨型軸流泵，到“華龍一號”的動葉可調(diào)循環(huán)水泵，中國水泵廠家正以自主創(chuàng)新重塑全球高端裝備格局。當首臺國產(chǎn)真機在核電站轟鳴啟動，它輸送的不僅是冷卻水流，更是中國智造捍衛(wèi)能源安全的鋼鐵意志——因為每一滴穿越泵腔的水，都在為民族工業(yè)的崛起奔騰不息。
|
