核主泵泵轴耐磨抗疲劳覆层具备材料、设计、制造一体化的高性能制造特征。本项目依据核主泵泵轴耐磨抗疲劳性能要求，设计几何参数和材料特性，选择代表性的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）和超音速火焰喷涂（HVOF）涂层方法分别制备Cr涂层、Cu涂层、WC-Ni涂层等，探索了覆层加工工艺载荷的物质与能量输入条件，通过减控覆层加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束，构建了主动协调的材料加工工艺载荷的应力场、温度场和化学位场等（多）场环境，相应的建立內稟的材料残余应力、断裂韧性等表面完整性变化关系，利用可控的表面完整性与核主泵泵轴性能的关联模型，揭示了以表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用为核心的核主泵泵轴覆层加工制造原理，获得泵轴加工制造所要求的耐磨抗疲劳性能，发展出适用于核主泵泵轴等重大装备关键零件功能性表面层制造技术。为提出高性能制造理论框架，以基于知识方法取代实验迭代的试错法，解决高性能制造反问题提供理论基础和技术支撑。 2100433B

核主泵泵轴耐磨抗疲劳覆层具备材料、设计、制造一体化的高性能制造特征。本项目依据核主泵泵轴耐磨抗疲劳性能要求，设计几何参数和材料特性，选择代表性的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）和超音速火焰喷涂（HVOF）涂层方法分别制备Cr涂层和WC-Ni涂层，探索覆层加工工艺载荷的物质与能量输入条件，通过减控覆层加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束，构建主动协调的材料加工工艺载荷的应力场、温度场和化学位场等（多）场环境，相应的建立內稟的材料表面完整性变化关系，利用可控的表面完整性与核主泵泵轴性能的关联模型，揭示以表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用为核心的核主泵泵轴覆层加工制造原理，获得泵轴加工制造所要求的耐磨抗疲劳性能，发展出适用于核主泵泵轴等重大装备关键零件功能性表面层制造技术。为提出高性能制造理论框架，以基于知识方法取代实验迭代的试错法，解决高性能制造反问题提供理论基础和技术支撑。

在核电站各系统中均有各种类型泵在运行。核岛一回路系统中，用于驱动冷却剂在RCP(反应堆冷却剂系统)系统内循环流动的泵称为主泵，主泵连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧(二回路)给水。

主泵位于核岛心脏部位，用来将热水泵入蒸发器转换热能，是核电运转控制水循环的关键，属于核电站的一级设备，每个蒸汽发生器有一个主泵。

核主泵国产化情况

主泵要求具有绝对的可靠性，是核反应堆中唯一国内制造不了的设备，完全依赖进口，其自主设计和制造是我国推进核电自主化的重点和难点。

国家能源局李冶司长说，核主泵全世界只有五家企业掌握，没有一家愿意转让这一技术，我们实现完全国产化还要几年时间。

2008年11月28日，哈电集团与中核集团、奥地利安德里茨公司等在哈尔滨举行了中核集团福清、方家山百万千瓦核电机组反应堆主冷却剂泵组采购合同暨技术转让、产品分包合同签字仪式。哈电集团取得了福清、方家山12台主泵、14台主泵电机的制造合同，将在国内首次自主制造这一核岛设备，实现核主泵的国产化。

叶轮是核主泵的核心部件，是实现主泵国产化的难点之一。在核辐照、高温、高压的极端工况下，核泵叶轮需要安全、可靠、长寿命的工作。核泵叶轮的制造不仅要采用最优的刀具路径来生成符合形状要求的叶轮曲面，还需研究通过优化加工工艺参数提高叶轮表面机械物理性能、水力特性等性能要素的方法。针对核主泵叶轮制造中加工工艺优化问题，通过理论分析、数值仿真和试验研究的方法，分析核泵叶轮的轮廓精度要求与切削力的关系，建立表面机械物理性能与抗应力腐蚀裂纹之间的关联方程，确立表面形貌对水力特性的影响因素；通过加工参数的多目标优化，减小叶轮加工中不期望的振动和响应误差，以提高叶轮的表面质量；通过计算预测加工路径中的切削力的变化并结合机床伺服参数的调整，研究由复杂曲面生成高效、高精度刀具轨迹的方法，达到提高叶轮曲面加工精度与加工效率并最终实现改善叶轮表面机械物理性能、水力特性等性能要素的目标。