那珂湊反射炉
天保12年(1841年)には水戸城下の神崎に鋳砲所を建設し、助右衛門らに口径20 cm以上級の青銅製の大砲を約300門造らせた。原料の青銅は藩領内の寺社からほぼ強制的に供出させたため寺社の不興を買うこととなり、反斉昭派の勢力と結び付いて斉昭は一時謹慎を命じられたが、嘉永2年(1849年)に藩政への参与が許され、嘉永6年(1853年)の黒船来航後、海防参与に任命されて幕政にも参画するようになった。
この間、嘉永4年(1851年)に薩摩藩が反射炉の建設に乗り出すことを斉昭は知った。当時、水戸藩領内の銅が不足していたこと、鉄製大砲の性能が優れているという情報を得たこと、薩摩藩主の島津斉彬とは親しい間柄であったことから、斉昭は嘉永5年(1852年)に大工の飛田与七を鹿児島に送り、鉄製大砲の鋳造技術を学ばせることにした。飛田は鹿児島で、後に水戸藩へ派遣される技術者の竹下清右衛門の下で反射炉について学んだものと見られる。
安政2年11月26日の火入れの時点では、煉瓦の積み残しがあるなど炉は完全な状態ではなく、安政3年1月22日(1856年2月27日)に反射炉に鉱物を投入する窓の鉄蓋の改鋳作業をもって、工事は終了した。2月3日(3月9日)に1回目の鉄の試溶を行い、5回目の溶解でモルチール砲1門が鋳造された。砲身をくり抜く作業を行った後、7月28日(8月28日)に6発の試射を実施したが、途中で薬室にひび割れが生じ、5発が内部で砕け散るという失敗に終わった。5月18日(6月20日)の6回目の溶解でできた大砲は鋳巣(空隙)のある不良品で試射は見送られ、8月1日(8月30日)の8回目の溶解でできた大砲は、9月26日(10月24日)の試射で左右の銃耳が折れてしまったが、そのまま幕府に納めた。8月25日(9月23日)に襲来した台風で煙突が折れたため、安政3年の操業は以上8回で終了し、大砲3門を鋳造、うち「製品」となったのは1門という稼動成績であった。