◆ “保證核電站安全運(yùn)行，無論多用心都不為過。”
　　◆ 我國(guó)已掌握世界上主要壓水堆、重水堆等核燃料組件的生產(chǎn)制造技術(shù)，可全面滿足我國(guó)核電發(fā)展和“走出去”需求
　　◆ 按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，核燃料元件產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)是堆內(nèi)破損率低于萬(wàn)分之三，我國(guó)壓水堆和重水堆燃料元件的堆內(nèi)破損率僅為萬(wàn)分之零點(diǎn)一六
　　◆ 核燃料中僅存在天然放射性核素，放射水平比較低，職業(yè)照射風(fēng)險(xiǎn)小
　　◆ 由于核燃料中鈾－235含量不超過5%（遠(yuǎn)低于原子彈要求鈾－235含量90%的水平），幾乎不可能發(fā)生核臨界事故
　　◆ 核循環(huán)后段是目前國(guó)內(nèi)核燃料產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，到2020年，我國(guó)乏燃料累計(jì)儲(chǔ)量將達(dá)到7700噸
　　◆ 我國(guó)核電廠乏燃料貯存安全、穩(wěn)定，但部分核電廠乏燃料在堆貯存能力緊張，外運(yùn)需求急迫

　　今年全國(guó)兩會(huì)政府工作報(bào)告首次提出“堅(jiān)決打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，在最終發(fā)布的修改稿中，專門增加了“安全高效發(fā)展核電”的字句。

　　此前，按照“十三五”規(guī)劃《綱要》部署，到2020年，我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量達(dá)到5800萬(wàn)千瓦，在建達(dá)到3000萬(wàn)千瓦以上，機(jī)組總數(shù)將位列世界第二。

　　這意味著，基于當(dāng)前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)清潔化和大氣治理的迫切需求，“加強(qiáng)核燃料保障體系建設(shè)”已經(jīng)成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)性重大課題之一。特別是核燃料作為核電站的動(dòng)力源泉、確保核電站安全運(yùn)行的第一道屏障，具體生產(chǎn)情況怎樣？質(zhì)量是否過關(guān)？能否滿足未來核電發(fā)展的需要？如何保障用過的核燃料的長(zhǎng)期安全？

　　日前，《?望》新聞周刊記者實(shí)地走訪了中核北方核燃料元件有限公司（以下簡(jiǎn)稱中核北方）的核燃料生產(chǎn)一線。

　　從“拿來主義”邁向“引領(lǐng)世界”

　　中國(guó)的核燃料研發(fā)早在上個(gè)世紀(jì)60年代就已開始，幾乎與核工業(yè)發(fā)展同步，然而僅限于軍工領(lǐng)域。在民用核燃料方面，在運(yùn)核電機(jī)組中，除了中核集團(tuán)的秦山核電一期核燃料元件是自主研發(fā)生產(chǎn)之外，其他都是引進(jìn)消化吸收國(guó)外技術(shù)。

　　然而，“拿來”雖實(shí)用，“走出去”卻行不通。中國(guó)若要實(shí)現(xiàn)從核電大國(guó)到核電強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，沒有自主核電技術(shù)不行，自主核電技術(shù)不能為世界所用也不行。核燃料元件作為核電站的核心組成部分，僅僅停留在“拿來”的水平，無疑將成為中國(guó)自主核電技術(shù)研發(fā)和出口的“瓶頸”。特別是在“華龍一號(hào)”、CAP1400等自主三代核電技術(shù)研發(fā)取得突破之后，中國(guó)自主核燃料元件研發(fā)顯得更為迫切。

　　中核集團(tuán)作為核工業(yè)的領(lǐng)頭羊，擁有國(guó)家核燃料加工產(chǎn)業(yè)專營(yíng)權(quán)，不僅是核燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的親歷者，更是推動(dòng)者。國(guó)內(nèi)南北兩大核電“糧倉(cāng)”均屬中核集團(tuán)麾下。其中，北方“糧倉(cāng)”——中核北方始建于1958年，是我國(guó)最早，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)走在最前列、技術(shù)路線最全的核燃料科研生產(chǎn)基地，承載著自主先進(jìn)核燃料研發(fā)攻堅(jiān)的使命。

　　作為元老級(jí)的核燃料企業(yè)，從2000年開始涉足民用核燃料領(lǐng)域至今，通過全盤引進(jìn)、消化吸收、本土化改造，再到自主創(chuàng)新，中核北方已相繼建成了重水堆燃料元件生產(chǎn)線、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首條具有四代核電特征的高溫氣冷堆燃料元件生產(chǎn)線、AP1000燃料元件生產(chǎn)線，成功生產(chǎn)出CAP1400燃料定型組件……僅十幾年時(shí)間，中核北方就已實(shí)現(xiàn)核燃料生產(chǎn)從“拿來”向“引領(lǐng)”的蛻變。

　　除此之外，據(jù)中核集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人向《?望》新聞周刊記者介紹，未來將應(yīng)用于“華龍一號(hào)”核電工程的我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的CF2、CF3燃料組件，也將于2017年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，能夠滿足國(guó)內(nèi)和國(guó)外開工建設(shè)的“華龍一號(hào)”工程的燃料需求。

　　《?望》新聞周刊記者了解到，目前，我國(guó)已掌握世界上主要壓水堆、重水堆等核燃料組件的生產(chǎn)制造技術(shù)，可全面滿足我國(guó)核電發(fā)展和“走出去”需求。作為在運(yùn)、在建機(jī)組總量位居全球前三甲的核電大國(guó)，我國(guó)核電的“糧食”生產(chǎn)已躋身世界先進(jìn)行列。

　　世界最高等級(jí)的“安全生產(chǎn)”

　　先進(jìn)技術(shù)縱然能夠保證核電“糧食”的供給充足，但對(duì)于普通民眾而言，最關(guān)心的永遠(yuǎn)是核電站的安全性。那么，中國(guó)核燃料產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時(shí)，如何確保核電站的“糧食安全”？

　　走進(jìn)中核北方的核燃料元件生產(chǎn)一線，在偌大的重水堆核燃料元件生產(chǎn)車間，記者所遇工作人員寥寥可數(shù)，車床中間的通道上，只見一個(gè)個(gè)黃色的AGV小車（Automated Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)航車）一刻不停地穿梭忙碌搬運(yùn)燃料。當(dāng)本刊記者擋住這些“小黃人”的去路時(shí)，其自身固有的避障探測(cè)系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，使得它們?cè)趧趧?dòng)之余，還懂得禮貌讓路。除此之外，它們還具備自動(dòng)充電功能，“累了”就會(huì)回到充電器旁乖乖給自己加滿能量。

　　據(jù)中核北方總經(jīng)理助理、重水堆核燃料元件廠廠長(zhǎng)張杰為《?望》新聞周刊記者介紹，重水堆核燃料元件生產(chǎn)線包括上料、轉(zhuǎn)運(yùn)、加工、下料等多個(gè)步驟，原來大部分由人工操作，占用人員多不說，效率也不高，容易出錯(cuò)，現(xiàn)在這些任務(wù)都由各類機(jī)器人承擔(dān)了。AGV小車這樣的搬運(yùn)機(jī)器人只是車間里眾多機(jī)器人的一種。
“重水堆核燃料元件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，不僅精簡(jiǎn)了工作人員數(shù)量，還優(yōu)化了人員結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在的一線的工作人員，已由原來的手工勞動(dòng)者，變成了生產(chǎn)過程監(jiān)督者。”張杰說，“目前全廠儲(chǔ)備了自動(dòng)化、機(jī)電一體化、設(shè)計(jì)、軟件編程等專業(yè)的技術(shù)人員30余名。”

　　《?望》新聞周刊記者在車間的控制室看到，自動(dòng)化的操縱監(jiān)控系統(tǒng)，將生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各個(gè)角落都集成在電子屏幕上，工作人員坐在電腦臺(tái)前，就可以監(jiān)測(cè)到車間的實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況，第一時(shí)間通過電腦操作控制生產(chǎn)流程。

　　除此之外，在核燃料生產(chǎn)領(lǐng)域，3D打印等智能制造技術(shù)也正被引入應(yīng)用。2016年1月，中核北方在國(guó)內(nèi)首次成功運(yùn)用3D打印技術(shù)打印出CAP1400自主化燃料組件管座。應(yīng)用3D打印技術(shù)可以明顯提高核燃料元件生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間。

　　“例如，防異物板一類零件采用常規(guī)加工方式時(shí)，最快也需要2～3小時(shí)的加工時(shí)間，但是按目前5kg/h的3D打印效率計(jì)算，該零件理論加工用時(shí)僅需10分鐘左右。”中核建中核燃料元件有限公司七車間副主任何俊杰向記者表示。

　　整套智能化生產(chǎn)，一方面保障了我國(guó)核燃料產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時(shí)仍能保證產(chǎn)品的高質(zhì)量；另一方面，也保證了核電站運(yùn)行安全。我國(guó)目前燃料元件破損率小于千分之二點(diǎn)五。

　　“按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，核燃料元件產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)是堆內(nèi)破損率低于萬(wàn)分之三。目前我們壓水堆和重水堆燃料元件的堆內(nèi)破損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。”中國(guó)核燃料有限公司總經(jīng)理馬文軍為《?望》新聞周刊記者介紹說，中國(guó)與加拿大、韓國(guó)、阿根廷、羅馬尼亞等重水堆國(guó)家相比較，破損率最低，僅為萬(wàn)分之零點(diǎn)一六。

　　就核燃料廠本身的安全性而言，據(jù)專家介紹，核燃料中僅存在天然放射性核素，不存在人工放射性核素，放射水平比較低，職業(yè)照射風(fēng)險(xiǎn)小。從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)看，核燃料廠在生產(chǎn)過程中可能發(fā)生六氟化鈾泄漏事故，但發(fā)生概率極低。由于核燃料中鈾－235含量不超過5%（遠(yuǎn)低于原子彈要求鈾－235含量90%的水平），幾乎不可能發(fā)生核臨界事故。

　　環(huán)保部相關(guān)負(fù)責(zé)人也向記者表示，30多年來，我國(guó)核能與核技術(shù)利用事業(yè)始終保持良好安全業(yè)績(jī)，核電安全達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，研究堆和核燃料循環(huán)設(shè)施保持良好安全記錄，放射源輻射事故發(fā)生率不斷降低。

　　進(jìn)軍全球核燃料安全生產(chǎn)一流技術(shù)

　　采訪中，記者聽到最多的話就是，“保證核電站安全運(yùn)行，無論多用心都不為過。”
比如，在國(guó)家能源局印發(fā)的《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》中，為進(jìn)一步確保核電站的“生產(chǎn)安全”，研制事故容錯(cuò)燃料元件（Accident Tolerant Fuel，簡(jiǎn)稱ATF），研制性能優(yōu)于M5、ZIRLO合金的新鋯合金包殼材料，已被正式納入其中。

　　據(jù)專家介紹，核燃料元件本身能夠作為核電站第一道安全屏障，基于核燃料的陶瓷芯塊和芯塊外面包裹的鋯合金包殼。陶瓷芯塊的堅(jiān)固固體形態(tài)，具有良好的固有安全性，可防止放射性物質(zhì)外泄。鋯合金是迄今為止抗腐蝕、耐高溫、耐磨損性能最好的金屬，能夠有效阻擋核反應(yīng)氣體泄漏和核燃料熔化物外泄。

　　相比傳統(tǒng)核燃料，ATF能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)抵抗嚴(yán)重事故工況。性能優(yōu)于現(xiàn)有鋯合金材質(zhì)的新型鋯合金材料，必將進(jìn)一步提高核燃料自身的安全性能。根據(jù)規(guī)劃，“十三五”期間，ATF應(yīng)完成可行性驗(yàn)證及初步設(shè)計(jì)，適時(shí)啟動(dòng)材料堆外性能測(cè)試、堆內(nèi)輻照考驗(yàn)；同時(shí)在第一代ATF反饋基礎(chǔ)上，積極優(yōu)化革新型第二代ATF燃料新材料選型論證及關(guān)鍵技術(shù)研究。近日， 本刊記者從中核集團(tuán)獲悉，2017年ATF研發(fā)項(xiàng)目將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研發(fā)階段。

　　此外，談及核燃料的安全，除了生產(chǎn)段和消費(fèi)段，核循環(huán)后段也是關(guān)鍵一環(huán)。近期陸續(xù)公布的重磅規(guī)劃及相關(guān)文件表明，采用核循環(huán)方式對(duì)乏燃料（使用過的核燃料，仍具有較強(qiáng)的輻射性）進(jìn)行后處理與再循環(huán)再利用，可以大大提高核能資源利用率，減小高水平放射性廢物體積，或?yàn)橄乱徊叫袠I(yè)發(fā)力重點(diǎn)。

▲ 工作中的AGV 小車 安娜攝

　　這也是目前國(guó)內(nèi)核燃料產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，到2020年，我國(guó)乏燃料累計(jì)儲(chǔ)量將達(dá)到7700噸。

　　據(jù)環(huán)保部相關(guān)負(fù)責(zé)人向《?望》新聞周刊記者介紹，我國(guó)歷來重視核電廠乏燃料的長(zhǎng)期安全。為了充分利用裂變材料資源，確立了乏燃料后處理的閉式核燃料循環(huán)政策，并設(shè)立了專門的乏燃料基金，保障乏燃料后處理經(jīng)費(fèi)，積極推進(jìn)乏燃料后處理技術(shù)研究、開發(fā)并取得突破。動(dòng)力堆乏燃料后處理中試廠已經(jīng)熱試，200噸乏燃料后處理示范廠正在設(shè)計(jì)中。

　　在商用乏燃料后處理廠建設(shè)方面，為了彌補(bǔ)技術(shù)不足，我國(guó)企業(yè)正在積極考慮借助國(guó)際力量。中核集團(tuán)2014年與核燃料循環(huán)后段領(lǐng)軍企業(yè)——法國(guó)阿海琺集團(tuán)簽署“后處理/再循環(huán)長(zhǎng)期合作諒解備忘錄”，計(jì)劃與法國(guó)合作建設(shè)一座具備每年800噸乏燃料后處理能力的核循環(huán)廠，計(jì)劃2030年投產(chǎn)。今年2月21日，中法兩方簽署相關(guān)協(xié)議，意味著我國(guó)距離這一計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步。

　　環(huán)保部相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，總體而言，我國(guó)核電廠乏燃料貯存安全、穩(wěn)定，但是部分核電廠乏燃料在堆貯存能力緊張，外運(yùn)需求急迫。為此，國(guó)務(wù)院近日批復(fù)的《核安全與放射性污染防治“十三五”規(guī)劃及2025年遠(yuǎn)景目標(biāo)》明確提出，“十三五”時(shí)期編制和發(fā)布核電廠乏燃料處置規(guī)劃，推進(jìn)乏燃料貯存和處理。積極推動(dòng)大型商用后處理廠選址和建設(shè)，緩解核電廠乏燃料在堆貯存壓力。