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做世界一流核燃料的防護衣

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2018-06-15 | 瀏覽:1363 ]

——國家能源核級鋯材研發中心發展側記

你知道正在設計的中國三代核電CA P1400和“華龍一號”所用的核燃料的包殼材料是哪里研制生產出來的嗎?你知道這一材料打破國外技術封鎖完全實現國產化、自主化用了多少年?近日,記者走進國核寶鈦鋯業股份公司國家能源核級鋯材研發中心,了解其所擔負的責任和使命。

必須要有自主品牌

記者近日來到國核寶鈦鋯業股份公司,在其神秘的“中樞大腦”機構——國家能源核級鋯材研發中心,看到幾位研究人員正在對“華龍一號”燃料組件用包殼管材進行表面處理,從自主品牌的合金元素配比到管板棒帶材的加工工藝,從質量控制到過程追溯,無不反復驗證,精益求精。九年來,研究人員以無數次的失敗經歷為臺階,硬是登上了核級鋯材國產化自主化的新高峰。

瞧,那筆直的包殼管的表面,像工藝品一樣明亮如鏡,閃耀著金屬的光芒。

如公司董事長王成立所言:“我們擔負著國家核級鋯材國產化與自主化的重擔,每一次科研成果的轉化都在交一份沉甸甸的答卷。”

鋯是一種稀有金屬,具有驚人的抗腐蝕性能、極佳的抗輻照能力、優良的力學強度和良好的可加工性等,是核反應堆內燃料組件極為重要的結構材料,也是核安全的第一道屏障,主要用于核反應堆燃料的包殼材料。據科研管理部總經理高博介紹:“鋯合金既可以在燃料組件全壽期內防止放射性產物泄漏,也可以最大限度保證中子參與鏈式反應,還可以為燃料組件提供足夠的結構強度,對核電站的安全性與經濟性均有重要意義。”“核電要‘走出去’,必須形成穩定的自主化核燃料循環體系,必須研發出自主的核級鋯材品牌。”高博說。

實現了國產化目標

和高鐵一樣,核級鋯材也走出了一條引進—消化—吸收—再創新的路子。

2009年國核鋯業通過技術引進,迅速建起我國完整的核級鋯材產業體系,為了保證產業化的實施,研究中心以吸引高端人才為突破口,引進國內知名院士周邦新、李冠興組建院士工作站,與中南大學、東北大學、重慶大學、西安建筑科技大學等高校建立了博士后聯合招生、培養機制,同時與國內各個核電設計院展開深入合作;引進一批高層次青年人才,為中心提供智力支撐。

在技術引進的過程中,研究人員廢寢忘食,經過大量的運算分析以及實驗,不斷摸索如何設計生產線、如何選設備型號、如何進行工藝開發,當理論計算和現實不符時,他們本著實事求是的實驗精神,大膽提出新的思路。讓研究人員引以為傲的是,雖然美國的技術標準在中國“水土不服”,但該中心研究人員根據檢測標準的需要,還是努力幫助原材料供應商提高了產品質量,使供應鏈環節的質量體系更為牢固。

經過研究中心人員的努力,最終實現了國產化的目標:完成了 A P1000核級鋯材制造技術課題的研制,實現了A P1000核電用 ZIR LO、 Zr-4合金的國產化,具備了向三門、海陽依托工程提供換料用國產鋯材的能力。完成了V VER用鋯材國產化,通過了俄羅斯對外購管坯制備成品材料以及進口海綿鋯到成品材料的產品合格性鑒定,獲得了俄方發放的技術轉讓認證證書,具備了向田灣電站提供 V V ER燃料組件用E110國產化鋯合金的能力。

該中心在加緊工程研究的同時,也注重基礎理論研究,建立了腐蝕機理、加工模擬、鋯鉿冶金、工模具等專業的基礎研究室,通過不斷的投入與艱苦的鉆研,形成了一批解決核級鋯材“卡脖子”的關鍵技術成果,找到將科技成果轉化為生產力的“密鑰”。

核級鋯材自主化成果亦十分顯著。針對我國三代大型先進壓水堆核電技術CA P1400,設計定型了 SZA系列新鋯合金成分,并已經獲得發明專利授權,實現了包殼管制造工藝的固化,即將開展堆內輻照考驗;針對中核集團“華龍一號”核電技術,開展了 N 36合金管、棒材工藝優化研制,用這批材料制造的 CF3先導組件已于 2014年 7月 10日開始商業堆內的輻照考驗;針對中廣核“華龍一號”開展了 CZ系列新鋯合金加工技術研究,并完成了循環的堆內考驗。在國家能源核級鋯材研發中心的艱苦努力下,自主化的新鋯合金品牌穩步向商業應用的目標邁進。

截至目前,該中心共申請專利 56項,已授權 36項,其中發明專利達 12項,2017年企業科研投入 6125萬元,產值2.1億元。

王成立表示,隨著我國和世界核電的健康、持續發展,國核鋯業在研究自主化品牌的路上還將推陳出新,力爭做世界一流的鋯材產品供應商和服務商,在鋯材領域展示中國自信。


本報記者 魏薇


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