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我国首座核燃料元件厂:始终将核心技术掌握在手中
文章来源:中核北方核燃料元件有限公司 日期:2019年08月27日

  大青山,属阴山山脉,东西长240多公里, 南北宽20至60公里,内蒙古包头就坐落其中。1958年,我国第一座核燃料元件厂——中核北方核燃料元件有限公司(202厂)就在这里孕育,被赋予了保障国家国防建设和核材料需求的神圣使命,为“两弹一艇”和核电事业作出了不可磨灭的贡献。

  时至今日,这里成为我国当前核燃料元件种类最多的生产商、供应商、服务商,发展成为我国核电燃料元件研制技术路线最全,拥有多条核电燃料元件生产线的核燃料元件厂。

  大青山下立初心

  1956年,新中国决定兴建核燃料元件厂。1957年初,选厂委员会在内蒙古自治区包头市郊选定了厂址。1958年5月31日,邓小平同志亲自批准了该厂的建设。1958年初,从全国各地抽调一批管理干部和技术干部陆续到达包头,并成为建厂初期的骨干力量。1958年10月16日,我国第一座元件厂工程建设正式开始。

牛牛通比游戏插件  1959年10月15日,周恩来总理在包头期间,接见第一任厂长张诚时指示说,要大胆而又扎扎实实地工作,把原子能事业搞上去。“把原子能事业搞上去”这不仅仅是对中核北方的嘱托,更是对当时我国整个原子能事业的嘱托。

  党中央对二〇二厂的建设高度重视,选派国内名牌大学和回国留学生中最好的人才到这里,其中包括留苏博士、刘少奇的长子刘允斌,留苏学者、前国家副主席乌兰夫的次子乌杰。然而,迎接第一批建设者们的只是“一口深不见底的老井,生满枯黄的沙蒿,两段不知毁于何时的残垣断壁”。

牛牛通比游戏插件  “从苏联莫斯科钢铁学院毕业后回来,听说要我去原子能行业,搞原子能!一听我这个高兴啊,搞原子能啊!非常高兴。但是等到了包头以后,一看,那个时候什么也没有,非常的荒凉,不像现在,咱们包头是宜居城市。”第一批来到中核北方、原厂长87岁高龄的安纯祥回忆着中核北方初建时的场景,“当时条件非常艰苦,住的是临时搭建的帐篷,风沙很大,食堂也是临时搭建的草棚,吃饭的时候得用手捂住碗,不然碗里全是沙子。”创业者们在一无厂房、二无设备的条件下,白手起家,艰苦创业,自己动手捡砖头、盘烘炉,为了配合基建工程施工,解决施工工具缺乏的困难,厂里组织工人组建简易手工作坊。并在这里锻制了第一把火钳,也是厂里的第一件“产品”。用这把火钳起家,锻制了成千上万件基建和农副业生产用的零件和工具。

牛牛通比游戏插件  “那段时间我们从早忙到晚,差不多每天都干到半夜才能休息。再加上当时正是三年困难时期,虽然吃不饱,但大家也毫无怨言,坚持干下去。”安纯祥说,当岁月流逝,当年的苦都仿佛不值得一提,但一个暖心的情景却常常浮现在脑海中,“到了半夜厂里给每人发一个玉米饼子,那就是对大家的特殊照顾了。但就是这一个玉米饼子,大家还是互相推让,谁也不肯多吃一口。”

牛牛通比游戏插件  从临时工棚到627仓库,中核北方技术人员们在这个简易的仓库里,利用简陋的试验条件,在技术资料奇缺的情况下试制出关键部件,为我国第一颗原子弹的成功爆炸作出了巨大贡献。这种艰苦创业的精神,被时任总参谋长罗瑞卿誉为“仓库精神” 。

牛牛通比游戏插件  在那段激情燃烧的岁月,中核北方在“仓库精神”、“土豆大会餐精神”和 “一厘钱精神”的激励和指引下,创业者们用生命、汗水和忠诚,打造出共和国第一个完整的核燃料元件生产科研基地,建成了我国第一条铀化工生产线,第一条金属钙生产线,第一条核燃料元件生产线,第一条锂同位素生产线,为我国“两弹一艇”的成功研制,为国防建设和核工业科技进步作出了重要贡献。

  打造中国核电“走出去”国家名片

  以“华龙一号”“高温气冷堆”“CAP1400大型先进压水堆”等国家重大专项工程为标志,我国的核电自主化已取得丰硕成果。作为我国核燃料循环产业链上的重要一环和我国核电整体输出“走出去”的重要保障,我国的核燃料元件制造也正从引进、消化、吸收、再创新走向自主化研制的道路,不断将核心技术掌握在自己手中。

  而中核北方从引进二代、三代核电燃料元件制造技术到建成世界首条工业化规模的高温气冷堆核燃料元件生产线,掌握具有四代特征自主化的核电燃料元件制造前沿技术,描绘出了我国核燃料元件制造不断创新发展的浓缩版的路线图。

  高温气冷堆是目前世界上最安全的核反应堆型之一,高质量的燃料元件是高温气冷堆安全运行的可靠保障。为了达到“高质量”的产品要求,这一颗颗通体乌黑、光滑圆润,直径仅60mm的合格燃料球,都经历了“涅槃”般的生产过程。

  全球首条工业规模高温气冷堆核燃料元件生产线于2013年3月在中核北方正式开建;2015年4月,生产线进入调试生产阶段;2016年3月,生产线投料;2016年8月生产线正式生产。2017年7月17日,第20万个工业化球形核燃料元件成功下线……诚如建设之初,中核北方就提出要通过这条生产线的建设、调试、生产运行,达到“出产品、出成果、出经验、出人才、出精神、出示范”的成果,第20万个球形燃料元件的顺利下线,不仅标志着“六出”成果的实现,更标志着这条生产线的完全打通和达产达标。

  一般来说,从实验线转化成规模化生产,需要经历中试阶段,而这条生产线直接依托清华大学实验线就进入工业化生产阶段。建设、调试、生产无成熟可借鉴的经验,人员也没有相关的生产经验,设备的可靠性还待验证。尽管是“摸着石头过河”,但通过中核北方和清华大学的“校企合作”,双方克服了一个又一个难关,最终用产品质量和生产能力说话,实现了“全球首条”生产线的“跳跃式”“生长”,让我国高温气冷堆元件制造水平跻身世界前列。

牛牛通比游戏插件  在高温气冷堆元件厂的资料室里,密密麻麻摆放着几百份文件,对于这些文件,高温气冷堆燃料元件厂厂长刘逸波如数家珍,他告诉记者:“在生产线建设过程中,我们结合项目特点建立了具有高温气冷堆核燃料元件制造特色的、有效的技术、质量、安全和环保体系,发布各类体系文件共计392份,经过近两年的调试、运行验证及不断完善,已具备整体转让条件。”这也意味着,今后高温气冷堆燃料元件生产线的扩大甚至“走出去”将有标准可依。

牛牛通比游戏插件  除掌握了高温气冷堆核燃料元件制造技术外,中核北方还承担了国家科技重大专项——CAP1400大型先进压水堆自主化燃料组件的研制任务,并完成了原型、定型等组件的研制任务。以上述两个项目和新一代核材料、 核燃料关键技术研究为核心,近些年,中核北方不断激发原有的优势和动力,积极承担国家重点科研课题的研究工作,并正积极开展新型燃料元件的研发工作。

  将核心技术掌握在自己手中

  作为压水堆先进燃料组件的重要发展趋势,环形燃料组件的发展受到了国际和业界的重点关注。环形燃料组件是一种结构上完全革新的先进燃料组件,具有“温度低、储能少”的特点,在正常运行工况与事故运行工况下,一定程度上提升了反应堆的固有安全性经济性。

牛牛通比游戏插件  中核集团作为我国核电的龙头企业,2008年启动了环形燃料组件研发项目。燃料组件制造技术研究和开发的重任,就落到了具有61年核燃料研制历史的中核北方身上。

  在过去一穷二白的年代,中核人凭借一双手成功研制出了我国的“两弹一艇”,在当下的技术条件与环境中,怀揣“中国梦”“中核梦”的年青一代中核人又怎会轻言放弃!拿到组件详细设计图纸后,中核北方充分发挥“老厂”优势,调动厂内各方资源,开始分头攻关。讲起这段拓荒之行,中核北方冶金研究所所长魏东波如数家珍:“当时别看是一个小短棒,焊缝也不怎么漂亮,但想了很多办法,动了很多脑筋,能焊出来就是创新。”

  中核北方压水堆元件厂组装车间技术员刘杰、魏启飞承担的任务是骨架组装装置与组件组装装置这两套重量级专用工艺装备的研发工作。在装置加工过程中,刘杰多次前往装置制造厂商,关注设计与加工过程中的每一个细节,采用短管试验件多次测试焊接参数,确保万无一失。

  燃料棒的焊接质量一直是燃料组件质量控制的重中之重。中核北方冶金研究所焊接技术员鲁杭杭构思巧妙,精心设计了焊接工装与燃料棒的相对运动方式,研制了专用焊接工装和夹具,实现了双包壳燃料棒的焊接。

  冶金研究所科研管理科王兆松负责燃料棒研制的现场调度,“每天打数不清的电话,时间太紧张了,只有一个想法,保质保量完成燃料棒研制,交付给组件组装工序,绝不影响组件最终交付。时间要求紧迫,但必须保证焊接质量。”那个时候,王兆松的身影不停在检测车间与工艺车间各工序之间穿梭。每根燃料棒焊接结构复杂、焊缝数量多,每一道焊缝都必须经过多项检测项目的检验。为了使现场的效率提升到最大,王兆松及时协调解决现场的每一个技术细节与进度问题。

  “经过近十年的努力,环形燃料能够在我们手中,从小小的环形芯块制备工艺摸索发展到实现全尺寸压水堆环形燃料组件研制,将蓝图一步步变成现实,说明我们对于创新的坚持还是值得的。”中核北方总工程师冯海宁感触颇深。

  在完成日常生产任务的同时,中核北方凭借61年科研生产经验,在核技术应用领域不断突破创新。研制生产的航天用测高仪屏蔽体,为我国航天事业作出了重要贡献。特别是通过核技术拓展,先后开发了钴调节棒、医疗堆燃料元件等多种民用产品,打破了国外技术的垄断。

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