工人們穿著普通的防靜電工作服，戴著潔凈白手套穿梭于廠房之間，這一幕與記者想象中“全副武裝”的核燃料元件加工車間截然不同。“在制造過程中，元件并未發(fā)生核裂變反應(yīng)，其放射性極低，員工工作一年接受的放射性劑量相當于接受一到兩次X光透視。”中核北方核燃料元件有限公司(二〇二廠，以下簡稱“中核北方”)工作人員告訴記者。

　　核燃料被稱為核電站的“糧食”，核燃料元件則是核電站運行的第一道安全屏障。近日，記者跟隨中核集團第五屆“核你在一起”科普開放周體驗團走進我國第一座核電“糧倉”——位于內(nèi)蒙古包頭市的中核北方，了解我國核燃料元件制造通過創(chuàng)新發(fā)展掌握核心技術(shù)，實現(xiàn)從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的發(fā)展歷程。

　　白手起家打造產(chǎn)業(yè)龍頭

　　二氧化鈾芯塊燒結(jié)、塞端焊接、骨架焊接……經(jīng)過一系列生產(chǎn)流程，壓水堆核燃料組件由此誕生。據(jù)了解，該組件橫截面為214毫米×214毫米、全長4.1米，由264根燃料棒和帶有上、下管座的骨架等構(gòu)成。

　　“一個月后，這批燃料組件將運往田灣核電站，這是這條生產(chǎn)線供貨的第7個壓水堆。截至今年8月，生產(chǎn)線已按期向各壓水堆電站交付共1232組燃料元件。”中核北方壓水堆核燃料元件廠廠長助理崔振波告訴記者。

　　“像這樣的核燃料元件生產(chǎn)線還有三條。”中核北方重水堆核燃料元件廠副廠長呂會表示，“2003年起，中核北方開始向秦山三期重水反應(yīng)堆提供換料元件，截至2018年底，已提供了16.4萬個燃料元件。這條重水堆核燃料元件生產(chǎn)線是我國第一條也是目前唯一一條重水堆核燃料元件生產(chǎn)線。”

　　記者了解到，中核北方還先后建成了我國第一條三代核電燃料元件生產(chǎn)線、世界首條工業(yè)化規(guī)模高溫氣冷堆核電燃料元件生產(chǎn)線。

　　對于六十多年的發(fā)展，中核北方黨委副書記常甲辰回憶：“1958年二?二廠成立，彼時的包頭一片荒涼，創(chuàng)業(yè)者們在無廠房、無設(shè)備的條件下，建成了我國第一條鈾化工、核燃料元件生產(chǎn)線。如今，二?二廠已成為國內(nèi)核燃料元件種類最多、技術(shù)路線最全的生產(chǎn)商、供應(yīng)商和服務(wù)商，并擁有我國最完整的鈾化工工藝、鈾冶金工藝、鈾粉末冶金工藝、核材料研究、核燃料元件研制等生產(chǎn)體系。”

　　自主創(chuàng)新提升制造實力

　　參觀中，一顆顆通體烏黑、光滑圓潤，直徑僅60mm的“球形核燃料元件”引起了記者的注意，這是全球首條工業(yè)規(guī)模高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線的“作品”。

　　2013年3月，高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線在中核北方開建，2015年4月，生產(chǎn)線進入調(diào)試生產(chǎn)階段。“產(chǎn)品最大的‘賣點’就是安全。該球內(nèi)含約12000個二氧化鈾小核芯，這些直徑只有0.5毫米的小核芯外包裹著4層包覆層，其中最重要的一層是碳化硅層，耐溫超過2000度。”中核北方高溫氣冷堆核燃料元件廠黨總支書記宋君武介紹。

　　然而，這條自主創(chuàng)新的道路走得艱辛曲折。據(jù)了解，高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線直接依托清華大學(xué)實驗線就進入工業(yè)化生產(chǎn)階段，建設(shè)、調(diào)試、生產(chǎn)沒有成熟可借鑒的經(jīng)驗，人員也沒有相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)備的可靠性有待驗證。光是燃料球石墨外殼的硬度問題，研發(fā)團隊試驗長達兩年。攻克這個難關(guān)后，調(diào)試團隊又遇到如何為核芯“穿衣”的問題。“這些顆粒僅制作工序就多達二十幾道，有一個顆粒破了，這一批就報廢，生產(chǎn)過程中有近70個關(guān)鍵點，難度很大。”宋君武說。

　　經(jīng)歷無數(shù)次失敗后，2017年7月17日，第20萬個工業(yè)化球形核燃料元件成功下線。宋君武表示：“產(chǎn)品研制成功，意味著我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的四代堆型的核燃料元件生產(chǎn)線已經(jīng)進入穩(wěn)定的規(guī)模化生產(chǎn)階段，標志著我國高溫氣冷堆核燃料元件制造水平躋身世界前列。”

　　升級改進拓路發(fā)展

　　作為我國核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)和核電“走出去”的重要保障，核燃料元件制造也正從引進、消化、吸收、再創(chuàng)新走向自主化研制的道路。其中，備受國際核能界關(guān)注的環(huán)形燃料組件作為結(jié)構(gòu)上完全革新的先進燃料組件，是壓水堆先進燃料組件的重要發(fā)展趨勢。

　　“經(jīng)過十多年努力，從掌握小小的芯塊制備工藝，環(huán)形燃料組件的研制實現(xiàn)了全尺寸燃料組件的制備。但我們不只滿足于此，我們更想實現(xiàn)‘建設(shè)面向全球、國際一流的核材料、核燃料元件生產(chǎn)科研基地’的目標。”常甲辰說。

　　從“舶來品”到自主研發(fā)，核燃料元件是中核北方創(chuàng)新發(fā)展的縮影。

　　在偌大的核燃料元件生產(chǎn)車間內(nèi)，工作人員寥寥可數(shù)，車床中間通道上，一個個機器手忙碌不停。中核北方科研部主任王虹告訴記者，3D打印和智能制造技術(shù)也正在被開發(fā)應(yīng)用于核材料領(lǐng)域。

　　在核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，中核北方也不斷突破創(chuàng)新，研制生產(chǎn)的航天用測高儀屏蔽體，為我國航天事業(yè)作出了重要貢獻。值得一提的是，在這里研制成功的鈷調(diào)節(jié)棒等多種民用產(chǎn)品，也打破了國外技術(shù)壟斷。