中國核燃料這五年 自主研發(fā)推動(dòng)我國核燃料產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展
今年,中核集團(tuán)歷經(jīng)多年研發(fā)的我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能核燃料元件——CF系列燃料組件再獲歷史性突破:CF2燃料組件完成三個(gè)循環(huán)輻照考驗(yàn),自主高性能鋯合金品牌N36特征化燃料組件通過4個(gè)循環(huán)的輻照考驗(yàn),
今年,中核集團(tuán)歷經(jīng)多年研發(fā)的我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能核燃料元件——CF系列燃料組件再獲歷史性突破:CF2燃料組件完成三個(gè)循環(huán)輻照考驗(yàn),自主高性能鋯合金品牌N36特征化燃料組件通過4個(gè)循環(huán)的輻照考驗(yàn),性能達(dá)到國際先進(jìn)水平;作為CF系列的拳頭產(chǎn)品,CF3燃料組件完成2個(gè)循環(huán)輻照考驗(yàn),經(jīng)池邊檢查性能良好,同時(shí),具備了為“華龍一號(hào)”提供首爐燃料的條件……這些振奮人心的成果使得我國核電發(fā)展的核心競爭力進(jìn)一步提升。
毋庸置疑,核燃料元件是核電站的核心部件,不斷提高核燃料技術(shù)是改善核電站安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的有效手段,同時(shí)也是我國核電技術(shù)國產(chǎn)化、核電“走出去”的關(guān)鍵所在。
為此,近些年來,中核集團(tuán)全力研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能核燃料元件,其間無論是包殼材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)、制造技術(shù),還是輻照考驗(yàn)、池邊檢查,都開展了大量自主創(chuàng)新工作,“孕育”出的CF系列燃料組件,完善了我國壓水堆核電站燃料研發(fā)體系,創(chuàng)造了“適用于商用壓水堆的燃料組件自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用”等多個(gè)領(lǐng)域的國內(nèi)第一。
自主研發(fā)
推動(dòng)我國核燃料產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展
一直以來,各核電大國在核燃料組件上的改進(jìn)和品牌創(chuàng)新,從未停止。
概覽我國核能發(fā)展,由于采用引進(jìn)技術(shù)路線,我國大部分核電站使用的核燃料組件均為引進(jìn)國外技術(shù),在國內(nèi)制造。長期以來,在核心技術(shù)、原材料及關(guān)鍵部件供應(yīng)等方面始終受制于人,嚴(yán)重阻礙了核電“走出去”的步伐。隨著我國核電“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施,研發(fā)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核燃料元件迫在眉睫。
“如果沒有自主研發(fā)的核燃料元件,要實(shí)現(xiàn)核電強(qiáng)國夢(mèng),實(shí)現(xiàn)核電‘走出去’戰(zhàn)略就是空談。”中核集團(tuán)“壓水堆燃料元件設(shè)計(jì)制造技術(shù)”重點(diǎn)科技專項(xiàng)總指揮李廣長表示。
2010年,中核集團(tuán)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略決策,“壓水堆燃料元件設(shè)計(jì)制造技術(shù)”成為首批啟動(dòng)的重點(diǎn)科技專項(xiàng)之一。CF系列燃料組件承載著自主核能夢(mèng),進(jìn)入到全面自主研發(fā)階段——從包殼材料、燃料組件設(shè)計(jì)技術(shù)、燃料組件加工制造技術(shù)、燃料組件入堆輻照考驗(yàn)到池邊檢查等方面全面突圍,為“華龍一號(hào)”“走出去”匯聚力量。
事實(shí)上,這并非我國核燃料自主研發(fā)的全部。近幾年,核電發(fā)展步入具有更高安全標(biāo)準(zhǔn)的第三代應(yīng)用階段,與之對(duì)應(yīng),對(duì)核燃料安全性、可靠性運(yùn)行也提出了更高的要求。尤其是日本福島核事故后,各國更是加大了研發(fā)力度。如今,高性能核燃料研發(fā)已然成為各國核能發(fā)展的競爭高地之一。
而多年的制約,早已讓中國核工業(yè)人意識(shí)到自主研發(fā)先進(jìn)核燃料對(duì)于我國從核大國走向核強(qiáng)國的重要意義。為此,近年來,中核集團(tuán)瞄準(zhǔn)國際最新技術(shù)方向,在先進(jìn)核燃料技術(shù)研發(fā)應(yīng)用方面,與世界各國開展了研發(fā)競賽——自“十一五”末,開展環(huán)形燃料的研究工作,目前已圓滿實(shí)現(xiàn)第一階段的研究目標(biāo);作為快堆核心技術(shù),MOX燃料組件技術(shù)研發(fā)積極推進(jìn),目前取得了重要的階段性進(jìn)展;聚焦國際上最先進(jìn)的耐事故燃料(ATF),通過攻關(guān)目前已獲得部分關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)……這對(duì)有效推動(dòng)我國核燃料產(chǎn)業(yè)跨越式、可持續(xù)發(fā)展,提升我國核電站安全性能奠定了基礎(chǔ)。
聯(lián)合攻關(guān)
完善我國壓水堆燃料組件研發(fā)體系
CF系列燃料的天然使命就是保障核電“走出去”戰(zhàn)略實(shí)施。根據(jù)中核集團(tuán)核電發(fā)展戰(zhàn)略、“華龍一號(hào)”的“走出去”步伐,CF3燃料組件研發(fā)的時(shí)間表隨之倒逼生成——4年完成所有項(xiàng)目規(guī)定的自主研發(fā)。顯然,這是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
“我們總結(jié)這個(gè)項(xiàng)目有重、緊、急、多等特點(diǎn)。重,是責(zé)任重大,如果不能按時(shí)完成目標(biāo),勢(shì)必影響我國核電‘走出去’戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn);緊,是人力資源緊、時(shí)間進(jìn)度緊;急,是工程項(xiàng)目需求急、問題出來要求急;多,是任務(wù)種類多、單位多、項(xiàng)目接口多、協(xié)調(diào)工作多。”中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院的焦擁軍被任命為項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師,談到這個(gè)項(xiàng)目備感壓力。
為了保障科研工作的順利開展,中核集團(tuán)創(chuàng)新組織體系——設(shè)立了“兩總”(總指揮與總設(shè)計(jì)師)組織體系和以“項(xiàng)目總指揮和總工程師負(fù)責(zé)制”為基礎(chǔ)、實(shí)施“項(xiàng)目—課題”兩級(jí)管理的專門項(xiàng)目管理組織機(jī)構(gòu),以加強(qiáng)項(xiàng)目的全過程管理。
隨后,一場跨板塊的聯(lián)合科研攻關(guān)戰(zhàn)役就此打響——項(xiàng)目由中國核燃料有限公司負(fù)責(zé)組織實(shí)施,由核動(dòng)力院負(fù)責(zé)技術(shù)牽頭,另外,由中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、中核核電運(yùn)行管理有限公司、西部新鋯核材料科技有限公司等作為參研單位。4年時(shí)間里,研制團(tuán)隊(duì)攜手攻堅(jiān)克難,突破了燃料組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱工水力分析、堆外性能試驗(yàn)、鋯合金管棒材制備、組件制造工藝、鋯合金堆外試驗(yàn)、燃料組件輻照后池邊檢查等7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,建立了設(shè)計(jì)、模擬組件制造、堆外性能試驗(yàn)等研發(fā)體系,形成了知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果包。
2012年6月,N36特征化燃料組件入堆考驗(yàn);2013年7月,CF2輻照考驗(yàn)組件入堆考驗(yàn);2014年7月,CF3先導(dǎo)組件入堆考驗(yàn),而經(jīng)輻照后的檢查結(jié)果表明,組件性能良好,符合設(shè)計(jì)預(yù)期,標(biāo)志著我國擁有了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能燃料組件品牌。
“這是國內(nèi)第一次走完核燃料組件研發(fā)全過程,意義重大,為后續(xù)核燃料元件持續(xù)研發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。”李廣長表示。
產(chǎn)權(quán)布局
形成完整的燃料組件產(chǎn)品供應(yīng)能力
當(dāng)看到不同國家、不同品牌,且為不同型號(hào)的核燃料組件時(shí),非專業(yè)人士會(huì)覺得它們的外形體貌都相差無幾。事實(shí)也的確如此,核燃料技術(shù)發(fā)展到今天,主體特征基本相似,只是在一些細(xì)節(jié)上有所差別。事實(shí)上,核燃料自主研發(fā)難度很大,先行者申請(qǐng)了大量技術(shù)專利讓本就很小的創(chuàng)新空間越發(fā)狹窄。如今想再“孕育”新產(chǎn)品,既要避開專利限制,還要找到一個(gè)技術(shù)上既有創(chuàng)新點(diǎn)還能滿足功能要求的方案。難度之大,顯而易見。
研發(fā)期間,核動(dòng)力院在消化吸收國外核燃料元件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,結(jié)合“八五”以來我國20余年對(duì)核燃料的研究成果,在約一年的時(shí)間內(nèi)開展了大量自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作,確保了CF系列燃料組件設(shè)計(jì)方案的最終定型。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,CF燃料組件采用了多項(xiàng)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)——選定“管中管”導(dǎo)向管設(shè)計(jì),滿足了三代核電技術(shù)對(duì)核燃料組件的抗震要求;進(jìn)一步優(yōu)化了格架外條帶,具有了良好的防鉤掛性能;采用了“空間曲面”下管座設(shè)計(jì),使組件具有了更好的防異物功能。
在包殼材料方面,高性能鋯合金的研發(fā)同樣難之又難。
包殼材料是核燃料元件的核心之一。國際上,但凡研發(fā)出新的核燃料元件,“首秀”就是包殼材料,其性能關(guān)乎核電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性。CF系列燃料組件研發(fā)中,高性能鋯合金的研制是重中之重。核動(dòng)力院憑借多年在鋯合金研發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)積累和居于國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)水平,迅速開展自主品牌N36鋯合金的研發(fā)。但由于這是我國首次研制滿足商用堆燃料元件技術(shù)條件的自主品牌鋯合金管棒材,沒有專業(yè)化設(shè)施,也沒有專業(yè)團(tuán)隊(duì),自主研發(fā)可謂困難重重。
該項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師、核動(dòng)力院專家趙文金年逾花甲,多年來始終專注于鋯合金研制。為了確保項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)程,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)人員,無論寒冬酷暑常年深入科研生產(chǎn)第一線,針對(duì)研發(fā)中的各種問題,不斷優(yōu)化工藝、改進(jìn)設(shè)備,最終解決了N36管棒材研制過程中的熱加工、管材軋制、表面處理、熱處理等關(guān)鍵技術(shù)。
4年間,CF系列燃料研發(fā)可謂是“過關(guān)斬將”。而創(chuàng)新研發(fā)出的CF系列燃料組件獲得了豐碩的成果——實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)以及N36鋯合金成分相關(guān)專利88項(xiàng),形成系統(tǒng)完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果包,完成了國內(nèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局,使我國形成了具有市場競爭力的、完整的壓水堆燃料組件產(chǎn)品供應(yīng)能力,同時(shí)增強(qiáng)了進(jìn)入國際市場的競爭實(shí)力。其中,CF3燃料組件從設(shè)計(jì)上滿足三代核電對(duì)核燃料的需求,滿足18個(gè)月長周期換料的需求等,綜合性能與世界先進(jìn)水平相當(dāng),可以滿足出口和國內(nèi)核電站需求。
如今,中核集團(tuán)燃料元件研發(fā)仍在不斷優(yōu)化創(chuàng)新、深入推進(jìn)。不久前,CF3改進(jìn)型先導(dǎo)燃料組件設(shè)計(jì)通過專家評(píng)審,標(biāo)志著該組件的設(shè)計(jì)基本完成,將轉(zhuǎn)入制造階段。另外,堆外綜合性能更優(yōu)的新一代N45系列鋯合金包殼材料通過了評(píng)審,相信在不久的將來,我國先進(jìn)核燃料技術(shù)也將走在世界前列。

責(zé)任編輯:lixin
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),與本站無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實(shí),對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾,請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
我要收藏
個(gè)贊
- 相關(guān)閱讀
- 電力要聞
- 交易行情
- 增量配網(wǎng)
- 電改政策
- 電改觀察
- 會(huì)展活動(dòng)
- 國際電力
-
11個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目!河北省2021年度電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)試點(diǎn)項(xiàng)目公示名單
-
能源服務(wù)的線上線下
2021-12-20能源服務(wù) -
廣東:支持建設(shè)電、熱、冷、氣等多種能源協(xié)同互濟(jì)的綜合能源項(xiàng)目 培育綠色交易市場機(jī)制
2021-12-20多種能源協(xié)同
-
11個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目!河北省2021年度電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)試點(diǎn)項(xiàng)目公示名單
-
廣東:支持建設(shè)電、熱、冷、氣等多種能源協(xié)同互濟(jì)的綜合能源項(xiàng)目 培育綠色交易市場機(jī)制
2021-12-20多種能源協(xié)同 -
浙江“兜底”售電為何有人點(diǎn)贊有人不爽?
2021-12-20售電
-
分錢、分糧、分地盤…大秦電網(wǎng)招募售電合伙人
-
10月份用電量延續(xù)較快增長態(tài)勢(shì) 國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)恢復(fù)向好
2020-11-17全社會(huì)用電量,國家電網(wǎng),產(chǎn)業(yè)用電量 -
能源市場“負(fù)價(jià)格”事件分析及啟示
2020-11-03電力現(xiàn)貨市場,電力交易,電改
-
國家發(fā)改委給14家單位回函了!完善落實(shí)增量配電業(yè)務(wù)改革政策的八條建議
2021-03-10國家發(fā)改委,增量配電,業(yè)務(wù)改革,政策,八條建議 -
2020年增量配電研究白皮書:河南、云南、山西、浙江、江蘇五省區(qū)改革推動(dòng)成效顯著
2020-11-16增量配電,研究,白皮書 -
貴州電網(wǎng)關(guān)于支持務(wù)川電解鋁產(chǎn)能指標(biāo)的建議
2020-11-10務(wù)川電解鋁產(chǎn)能指標(biāo)
-
能源服務(wù)的線上線下
2021-12-20能源服務(wù) -
【電改新思維】目錄電價(jià)“天花板”掀開后,對(duì)電力營銷系統(tǒng)的影響
2021-10-16全面,取消,工商業(yè)目錄,銷售電價(jià) -
國家發(fā)改委答疑電價(jià)改革
2021-10-15國家發(fā)改委,答疑,電價(jià)改革
-
【電改新思維】目錄電價(jià)“天花板”掀開后,對(duì)電力營銷系統(tǒng)的影響
2021-10-16目錄電價(jià),電力,營銷系統(tǒng),影響,電改 -
電改里程碑文件——真的放開兩頭
2021-10-15全面,取消,工商業(yè)目錄,銷售電價(jià) -
【電改新思維十七】目錄電價(jià)“天花板”被捅破,對(duì)市場化電費(fèi)結(jié)算方式有何影響?