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做世界一流核燃料的防护衣——国家能源核级锆材研发中心发展侧记

2019-12-04 08:47:27来源:励志吧0次阅读

你知道正在设计的中国三代核电CA P1400和“华龙一号”所用的核燃料的包壳材料是哪里研制生产出来的吗?你知道这一材料打破国外技术封锁完全实现国产化、自主化用了多少年?近日,记者走进国核宝钛锆业股份公司国家能源核级锆材研发中心,了解其所担负的责任和使命。  必须要有自主品牌

记者近日来到国核宝钛锆业股份公司,在其神秘的“中枢大脑”机构——国家能源核级锆材研发中心,看到几位研究人员正在对“华龙一号”燃料组件用包壳管材进行表面处理,从自主品牌的合金元素配比到管板棒带材的加工工艺,从质量控制到过程追溯,无不反复验证,精益求精。九年来,研究人员以无数次的失败经历为台阶,硬是登上了核级锆材国产化自主化的新高峰。

瞧,那笔直的包壳管的表面,像工艺品一样明亮如镜,闪耀着金属的光芒。

如公司董事长王成立所言:“我们担负着国家核级锆材国产化与自主化的重担,每一次科研成果的转化都在交一份沉甸甸的答卷。”

锆是一种稀有金属,具有惊人的抗腐蚀性能、极佳的抗辐照能力、优良的力学强度和良好的可加工性等,是核反应堆内燃料组件极为重要的结构材料,也是核安全的第一道屏障,主要用于核反应堆燃料的包壳材料。据科研管理部总经理高博介绍:“锆合金既可以在燃料组件全寿期内防止放射性产物泄漏,也可以最大限度保证中子参与链式反应,还可以为燃料组件提供足够的结构强度,对核电站的安全性与经济性均有重要意义。”“核电要‘走出去’,必须形成稳定的自主化核燃料循环体系,必须研发出自主的核级锆材品牌。”高博说。

实现了国产化目标

和高铁一样,核级锆材也走出了一条引进—消化—吸收—再创新的路子。

2009年国核锆业通过技术引进,迅速建起我国完整的核级锆材产业体系,为了保证产业化的实施,研究中心以吸引高端人才为突破口,引进国内知名院士周邦新、李冠兴组建院士工作站,与中南大学、东北大学、重庆大学、西安建筑科技大学等高校建立了博士后联合招生、培养机制,同时与国内各个核电设计院展开深入合作;引进一批高层次青年人才,为中心提供智力支撑。

在技术引进的过程中,研究人员废寝忘食,经过大量的运算分析以及实验,不断摸索如何设计生产线、如何选设备型号、如何进行工艺开发,当理论计算和现实不符时,他们本着实事求是的实验精神,大胆提出新的思路。让研究人员引以为傲的是,虽然美国的技术标准在中国“水土不服”,但该中心研究人员根据检测标准的需要,还是努力帮助原材料供应商提高了产品质量,使供应链环节的质量体系更为牢固。

经过研究中心人员的努力,最终实现了国产化的目标:完成了 A P1000核级锆材制造技术课题的研制,实现了A P1000核电用 ZIR LO、 Zr-4合金的国产化,具备了向三门、海阳依托工程提供换料用国产锆材的能力。完成了V VER用锆材国产化,通过了俄罗斯对外购管坯制备成品材料以及进口海绵锆到成品材料的产品合格性鉴定,获得了俄方发放的技术转让认证证书,具备了向田湾电站提供 V V ER燃料组件用E110国产化锆合金的能力。

该中心在加紧工程研究的同时,也注重基础理论研究,建立了腐蚀机理、加工模拟、锆铪冶金、工模具等专业的基础研究室,通过不断的投入与艰苦的钻研,形成了一批解决核级锆材“卡脖子”的关键技术成果,找到将科技成果转化为生产力的“密钥”。

核级锆材自主化成果亦十分显著。针对我国三代大型先进压水堆核电技术CA P1400,设计定型了 SZA系列新锆合金成分,并已经获得发明专利授权,实现了包壳管制造工艺的固化,即将开展堆内辐照考验;针对中核集团“华龙一号”核电技术,开展了 N 36合金管、棒材工艺优化研制,用这批材料制造的 CF3先导组件已于 2014年 7月 10日开始商业堆内的辐照考验;针对中广核“华龙一号”开展了 CZ系列新锆合金加工技术研究,并完成了循环的堆内考验。在国家能源核级锆材研发中心的艰苦努力下,自主化的新锆合金品牌稳步向商业应用的目标迈进。

截至目前,该中心共申请专利 56项,已授权 36项,其中发明专利达 12项,2017年企业科研投入 6125万元,产值2.1亿元。

王成立表示,随着我国和世界核电的健康、持续发展,国核锆业在研究自主化品牌的路上还将推陈出新,力争做世界一流的锆材产品供应商和服务商,在锆材领域展示中国自信。

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