核燃料产业链是核能自主化关键一环，我国要从核电大国迈向核电强国，核燃料领域是必须突破的核心板块。近日，中国证券报记者专访深耕核燃料领域数十年、牵头多项关键核心技术突破的中核集团首席科学家、CF燃料总设计师焦拥军，探寻我国先进核燃料自主创新的动因、路径与未来。
破解“华龙一号”出口之困
很长一段时间，除秦山一期外，我国无自主核电燃料品牌。当“华龙一号”作为高端制造名片走向海外时，核燃料组件出口瓶颈成为一道必须解答的难题。
“我国核燃料自主创新之路，最鲜明的逻辑就是‘产业出题、科技答题’。核电的出口困境就是一道我们必须要解答的题目。”焦拥军直言。中核集团迅速形成共识：自主核燃料的研发与生产，是保障核电供应安全的唯一途径。
焦拥军介绍，核燃料研发生产全链条涵盖基础研究、产品设计、材料研发、堆内外及配套模型与软件开发，多环节联动升级才是技术落地的完整流程。2010年起，在国家有关部委的支持下，中核集团集结优势力量，历经十余年集智攻关，成功研发CF2、CF3等系列燃料。
“我们构建了国内完整的自主燃料产业应用体系，实现核燃料本土化自主供应，彻底解决关键问题。这标志着我国打破国外长达数十年的技术垄断，实现核燃料发展史上里程碑式的跨越。”焦拥军介绍，当前核电加速发展、全球核能热潮兴起，新课题随之而来。追求更高燃耗、更好安全性与可靠性，实现燃料组件“零破损”，这道题我们会持续解答下去，推动核燃料技术不断升级。
全产业链协同铸就“中国铠甲”
N36锆合金是支撑CF系列燃料组件成为“中国芯”的包壳材料，是我国首个、也是目前唯一实现规模化商用的自主核级锆合金。
焦拥军回忆，我国新型锆合金研发始于上世纪90年代，长期停留在实验室阶段，未能工程化、产业化转化。直到C系列燃料组件研发启动，才为N36锆合金提供应用契机，推动其从实验室走向生产线、走向核电站。
攻坚历程充满艰辛。“国内没有专业的锆合金生产线，部分工序只能在条件有限的环境下开展；关键技术问题出现时，团队连夜研讨、连续奋战，没有一人退缩。国外技术封锁越紧，大家自主攻关的决心就越坚定。”焦拥军说。
N36锆合金的成功，离不开全产业链协同。西部新锆在核动力院、中核建中的全力支持下，仅用13个月攻克铸锭真空熔炼、锭坯挤压感应均匀加热等多项关键技术。2018年11月，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。
“N36不是仿制品，是我们完全自主知识产权的‘争气材’！”焦拥军话语中满是自豪。N36核心优势显著：一是能承受更深燃耗，发出相同电量所需燃料组件更少，大幅提升核电经济性；二是安全性能优异，耐腐蚀、抗变形、低辐照生长，保障燃料组件结构完整性。
核燃料“中国芯”走向世界
制造核燃料组件如同“包饺子”：二氧化铀陶瓷芯块是“馅儿”，N36锆合金管是“皮儿”，包成核燃料棒，再用定位格架将264根燃料棒排列成17×17方阵。中核建中作为“总装师”，将西部新锆的锆合金包壳与自主芯块精准组装，打造合格安全的核燃料组件。
“从秦山核电站第一批燃料元件，到如今‘华龙一号’的CF3组件，我们见证了中国核燃料产业从无到有、从有到优的完整历程。”焦拥军说。
在中核建中的智能制造车间，每台设备都有“线上健康档案”，通过集成ERP、MES、LIMS等系统，打造贯通全流程的智能化生产线。CF3组件“里应外合”尽显中国智慧：外有N36锆合金抵御极端环境，内有高性能芯块稳定供能，单颗芯块能量相当于0.8吨标准煤，一根燃料棒能量密度是传统化石燃料的百万倍。
核燃料自主可控是全链条协同作战，我国核燃料产业已完成从跟跑到并跑的跨越。焦拥军表示：“面向‘华龙一号’2.0等新一代核电技术，中核集团正同步推进CF先进燃料组件迭代升级，保持技术与堆型同频共振。”
从核动力院实验室的技术迭代，到西部新锆车间的银色锆管，再到中核建中生产线的燃料组件，中国自主核燃料产业链稳步前行。这根贯穿东西的“核芯链条”，不仅守住中国核电“粮食安全”，更承载着做世界核领域发展引领者的光荣使命。
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