开局之年看科创｜中国核电的自主创“芯”路

  光伏靠阳光，水电需水流，核电的能量之源则是核燃料组件。将二氧化铀芯块封装进锆合金管，制成燃料棒，再将上百根燃料棒精确地组装成一个坚固的整体结构，由此就形成了核电的动力单元——燃料组件。

  长期以来，我国核燃料组件只能依赖国外技术转化，缺乏自主知识产权，宛如被“扼住了咽喉”。2010年，中核集团华龙一号CF系列核燃料元件重点科技专项启动，由此开启了近十年的核燃料自主创“芯”路。

  中核集团首席科学家、CF燃料总设计师焦拥军：CF系列燃料的研发是典型的“产业出题、科技答题”案例。其研发背景源于华龙一号核电厂出口时面临缺乏可用燃料的迫切需求。为此，我们组织500余人的科研团队，历经近十年艰苦攻关，成功研制出具有自主知识产权的燃料组件，保障了华龙一号核电厂的按时出口。

  在具体技术层面，燃料组件的定位格架设计显著提升了组件的临界功率，成为研发的标志性成果之一。此外，N36锆合金材料的成功研发，也使燃料组件能够实现更深的燃耗。这些关键技术的突破，全面增强了燃料组件的安全性、可靠性与经济性。

  锆合金的研制是燃料技术中最难的环节，此前，中国只能引进国外技术照图加工。自启动N36锆合金工程化制备技术科研以来，中核集团历时8年，历经6大阶段的技术攻关，突破铸锭真空熔炼、管坯均匀挤压、高精度管材轧制等一系列关键技术，成功掌握了具有自主知识产权的完整N36锆合金工程化制备技术。

  中核集团首席科学家、CF燃料总设计师焦拥军：锆合金有着显著优势，比如，它的中子吸收截面较低，可有效提升中子经济性；另外，它拥有适宜的耐腐蚀性能与力学性能，这些特性都是我们选择锆合金作为燃料组件的包壳材料的核心原因。

  我们挖出来的是锆英砂矿，做成海绵锆，加上合金成分，比如铌、锡、铁等，把它熔炼成中间合金扣、合金豆，进而压制成电极块，放到熔炼炉里去熔炼成铸锭；铸锭再经过锻造、挤压、轧制等，最后形成锆合金管材。

  其实刚开始做的时候，国内没有锆合金的专业生产线，每一个工艺环节都是在不同的厂家去做加工。就拿酸洗举例子，当时条件不好，酸洗的时候蒸气挥发，相互之间都看不清人脸，夏天热得都光着膀子。在这个过程中，我觉得核工业的文化和传统，在无形之中发挥了巨大的作用。现在我们CF系列核燃料组件已经在华龙一号、M310机组等实现了应用。

  2018年11月24日，N36锆合金首批管材成功交付，用时仅为国际同行同类型产品生产时间的三分之一。截至目前，CF系列燃料组件累计创造产值超70亿元，并已出口巴基斯坦，以实际应用验证了自主化成果的可靠性与先进性。

  中核集团首席科学家、CF燃料总设计师焦拥军：CF就是中国核燃料组件，是China Fuel Assembly的英文缩写，我们一直很想取一个非常好的中文名字，现在正在做这项工作。应该说，核电燃料的自主供应是我们国家从核大国变为核强国的一个基本标志。

  当前，核电燃料仍旧在继续发展，而且我们国家核电又进入了一个加速发展的时期，全球核能热也在逐渐兴起，所以，核电产业仍旧在给我们出题，让我们要有更高的燃耗，更好的安全性，更好的可靠性，那我们也会一直解答下去。

记　者

宋雅娟 肖春芳

统　筹

郑　欣 吴慧琳

监　制

战　钊