在核电站长期运行过程中，主泵作为一回路冷却剂循环的“心脏”，其关键部件（如叶轮、导叶、主轴及密封件）的服役寿命直接关系到整个核岛的安全性与经济性。近年来，多座核电站进入中后期运行阶段，部件老化、性能退化现象日益凸显，部分主泵关键部件已接近甚至达到原设计寿命，如何科学预测其剩余寿命并实施有效延寿，已成为行业亟待解决的共性难题。

寿命衰减的深层机理

主泵关键部件的寿命衰减并非单一因素所致，而是极端服役环境下多物理场耦合作用的结果。在高温、高压、高流速且带有放射性的一回路冷却剂长期冲刷下，部件主要面临：

• 流动加速腐蚀（FAC）：导致壁厚减薄，材料性能劣化。
• 高周/低周疲劳：由启停、功率变化及水力振动诱发，易在应力集中区萌生裂纹。
• 材料辐照脆化：长期中子辐照导致材料韧性下降，脆性转变温度升高。
• 机械磨损与微动磨损：发生在轴承、密封等配合界面，影响配合精度与密封性能。

这些损伤机制相互关联、彼此促进，使得寿命预测变得极为复杂。

前沿预测技术与延寿策略

针对上述挑战，我们的研究团队依托极端制造科研平台，发展了基于数字孪生与多尺度损伤物理的寿命预测方法。我们构建了融合计算流体动力学（CFD）、有限元分析（FEA）与微观组织演化模型的多物理场耦合仿真平台，能够高保真模拟部件在极端工况下的损伤累积过程。例如，通过引入考虑辐照缺陷演化的晶体塑性模型，可以更准确地预测主轴材料在长期服役后的疲劳裂纹萌生寿命。

在延寿技术方面，我们聚焦于两大方向：一是在役修复与强化，如采用激光熔覆、超音速喷涂等极端制造工艺，在关键部位制备抗腐蚀、抗磨损的功能涂层；二是智能运维与健康管理，通过植入式传感器网络与大数据分析，实时监测部件状态，实现预测性维护，将运行风险降至最低。

与传统基于经验公式或保守设计的寿命评估方法相比，我们采用的先进预测技术具有显著优势：

• 精度更高：从宏观经验判断转向微观机理驱动，预测不确定性大幅降低。
• 前瞻性更强：能够模拟未来运行工况变化对寿命的影响，为运行优化提供依据。
• 经济性更优：避免“一刀切”式的过早更换，科学挖掘部件潜力，节约巨额成本。

为推动该领域的技术交流与进步，我们通过中国机械工程学会极端制造分会及机械制造工艺研究所学术网站等平台，定期发布相关研究成果。欢迎业界同仁访问我们的极端制造学术网，获取最新的极端制造科研动态，或通过网站提供的极端制造咨询服务进行深入探讨。我们也鼓励相关学者将高质量研究成果投稿至极端制造期刊，共同促进知识共享。

对于核电站业主与运营商，我们建议：尽早建立关键部件的数字化寿命档案，引入先进的预测与健康管理（PHM）系统；在部件更换或大修决策时，充分考虑先进延寿技术的应用可行性；积极参与极端制造交流与服务活动，如我们举办的极端制造培训，以提升技术人员对前沿延寿技术的认知和应用能力。通过产学研用协同创新，共同保障核电站的长周期安全稳定运行。