4月14日,由中核北方核燃料元件有限公司和中國科學院高能物理研究所聯合研發的無源富集度檢測系統正式投入使用,歷時四年多的艱苦攻關喜獲碩果,標志著中核北方公司成功打破了國外放射源壟斷限制,突破了組件用燃料棒檢測瓶頸,進一步提升了國產燃料組件的競爭力。
荊棘叢生 拓土開荒
有源法是AFA3G燃料棒富集度檢測最常用的方法,即用锎中子源產生的中子轟擊燃料棒內芯塊,根據產生伽瑪射線的強度進行燃料棒內芯塊富集度評價,整套系統中核心耗材锎中子源每2.5年需更換一次,2019年售價高達720萬元,且每年都在增長,目前只能提前一年向俄羅斯訂貨采購。面對嚴重依賴進口且價格昂貴的局面,是選擇繼續外購,受制于人,還是另尋他路,自研設備。中核北方領導毅然選擇了后者,成立了公司內部研制小組,探索一種擺脫放射源限制的富集度檢測方法。
“雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越”。項目伊始就困難重重,首先在役的锎源不斷衰減,科研攻關時間緊,生產檢測任務重;其次設備一切從零開始,調研原理困難多,研發設備難度高。研制小組面臨的是一座又一座難以逾越的科研高峰,小組成員深知先進的技術是無法用金錢買到的,需要憑借不服輸的韌勁,組織一切力量攻關,調研國內外無源富集度檢測資料、原理及文獻,探索出一條適合自己的研發途徑。在公司各部門的大力支持下,研制小組的成員制定了一套切實可行的研制方案,共同攻關,力保迅速且平穩的完成研制任務。

研發過程現場溝通交流
披荊斬棘 栽木成林
研制過程中每一個難點的突破,都凝聚著研制小組成員的默默奉獻,辛勞付出。無源富集度檢測是通過檢測燃料棒內芯塊自發產生的特征伽馬射線強度,來判斷整根燃料棒內芯塊的富集度。研究的第一個難關就是保證探測器能夠準確地捕捉到微弱的伽馬射線信號,研制小組依靠現有的材料,制作無源富集度實驗棒,搭建試驗驗證平臺,通過分析靜態燃料棒芯塊自發產生的微弱伽瑪信號,不斷地進行模塊匹配和單體信號調試。這一階段的調試困難大且枯燥,小組先后對五種晶體類型、三種晶體厚、三種同厚度的屏蔽用鎢鋼度進行驗證,最終探索出信號捕捉方法,保證了靜態信號的采集。
“長風破浪會有時,直掛云帆濟滄海”。探索的過程就是選擇的過程,在紛繁復雜的解決方案里探索最優解,耗費了研制小組成員巨大的精力,花費他們更多的個人時間去進行實驗。但是他們相信這些都是值得的,不僅只是為了完成科研任務,更多是對未知領域孜孜不倦的探索。
折沖厭難 寒耕暑耘
在燃料棒富集度檢測中,最令人頭疼的就是年齡芯塊問題,鈾238衰變子體鏷234會對檢測信號造成干擾,如何解決年齡芯塊問題成了檢測人員的主要目標,在信號采集問題解決之后需要研究子體衰變規律,進而修正年齡芯塊對檢測結果的影響。修正年齡芯塊需要對不同富集度、不同年齡的芯塊進行監測,不斷修正理論模型,為了解決這一問題,研制小組積極與中核北方公司計劃部、質管部、技術部、設備部,安環部等部門溝通,在壓水堆元件廠的大力協助下,挑選具備條件的燃料棒,每天監測,每日更新,小組成員現場監測修正兩個多月,并積極與中科院高能所交流,引入先進的程序算法,面對無源檢測項目緊迫的時間節點,小組成員與中科院高能所人員一邊修改,一邊模擬驗證,終于在2019年5月15日突破了該難題。其后又經過不斷地調試,持續優化,完成了三版測試報告,提出了116項的修改意見,四次軟件迭代,完成了測量程序工程化應用前的固化。
“天若有情天亦老,人間正道是滄桑”。2019年9月,整個無源設備完成調試,先后通過了中科院高能所,中科院空天信息研究所的專業評審和中核運行管理公司的用戶見證,整套無源富集度系統歷經四年的努力,終獲應用曙光。研制小組依據現場條件,編寫設備并線和驗證方案,經過反復調研、論證,在現有傳輸線不動的前提下進行并線改造。2019年11月7日并線開始,為了不耽誤AFA3G燃料組件的正常生產計劃,研制小組成員克服自身與家庭的困難,白天正常檢測、晚上加班調試,于2019年11月11日,無源檢測系統正式并線檢測。

并線后無源富集度檢測設備
春生夏長 碩果累累
2020年4月14日,經過半年的雙線(有源/無源)運行,中核北方理化檢測中心牽頭負責研制的無源富集度檢測系統正式投入使用,這標志著中核北方核燃料元件有限公司在AFA3G燃料棒富集度檢測上徹底擺脫了放射源的限制,所有器件國產化,從此不再需要購置252Cf中子源,相當于每2.5年,為公司節約購源成本720萬元,檢測成本大幅下降,同時去除放射源,檢測過程更加安全,徹底解決了輻射問題。
“偉大夢想不是等來的、喊得來的,而是拼出來、干出來的。”在無源富集度檢測系統研制過程中理化檢測中心研制小組攀登了一座又一座的科研高峰,整個研制小組具有中核人與生俱來的紅色基因,參研人員黨員比例高達71%,每一個黨員都是項目的壓艙石,定星盤和推進器。
核工業60多年的發展歷程,就是創新與拼搏的過程。無源富集度檢測系統的正式上線,標志著研制小組的辛勞與汗水終于獲得了回報,他們在研制的日子里打磨了自己堅毅的個性和頑強的品格。相信隨著公司發展的越來越好,會有更多的新鮮血液融入到中核北方核燃料元件有限公司中,為祖國的核事業,貢獻自己的力量。
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