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核级锆材自主化全面提速，国内首条生产线即将投产

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刚过71周岁生日的陈宝山最近依旧是忙忙碌碌，这个个子不高、温雅慈爱的老头，在员工的眼里却一直是个闲不下来的铁人，而他浑身的干劲都源于他和他的兵现在所干的一项事业——实现核级锆材的国产化和自主化。

从一片麦地到各种厂房拔地而起，从一片空白到目前全产业链各生产工序陆续投入试运行，国核宝钛锆业股份有限公司（以下简称“国核锆业”）正在日益靠近当初的目标，即通过引进国外先进的锆材制造技术，形成能充分“作为生产和使用大国满足每种零件都有他各自的作用国内需求的核级锆材生产能力，通过再创新形成自主的技术体系，完成自主知识产权的新锆合金研发，建设中国完整的核级锆材产业体系。

不能再让人卡脖子

陈宝生在核工业干了一辈子，亲身经历了国内核燃料元件从无到有的过程。从中核812厂的厂长，到国核锆业的董事长， 他清楚地知道，作为核电不可或缺的材料，核级锆材的核心技术一直在外国人手里，这是限制中国核燃料自主发展的关键障碍，必须尽快实现国产化和自主化，以保证中国核电安全高效发展。

核级锆材的主要作用是作为反应堆堆芯核燃料的包壳材料。锆包壳管与核燃料共同构成燃料组件，其功能是防止至此裂变产物逸散和避免核燃料直接接触冷却剂，有效导出热能，是保障核电站运行的第一道安全屏障。

但就是这个关键的第一层安全“外衣”，卡了中国核电几十年。

我国的锆工业起步于上世纪60年代末，曾在上海、遵义、锦州、广州等地建成4条锆生产线， 60年代到70年代生产了共计400吨左右的海绵锆。70 年代后期，因产品质量难以达到核电站使用标准，核级锆材生产线全部关停，仅锦州铁合金厂一家保留着工业锆生产线，主要生产少量火器锆。

随着反应堆技术的发展，对燃料包壳材料用锆合金提出了新的要求，我国在改进型Zr-4合金和新锆合金的研究方面取得了部分科研成果，但因始终没有形成核级锆材专业制造厂家而在生产领域基本处于停滞状态。“核级锆材是消耗材料，核电站每年换料和新电站装料使锆材年需求量不断增加，按照我国核电装机容量发展情况，年核级锆材需求量将达1000吨以上。”国核锆业总经理马林生介绍。

据了解，目前我国核电站燃料组件所用核级锆材均为进口于法国的M5、俄罗斯的E110、美国的Zirlo等力学性能优良。另外，新锆合金的研发缺乏系统有效的组织，虽然近年来国内研究单位和高校也开展了高性能锆合金的相关研制工作，但终因力量分散、缺乏有效的组织和市场牵引而未取得显著进展。

“核级锆材不能再让人卡着脖子，中国不仅要自己生产，而且要做出自主品牌。”陈宝生说。

填补空白实现自主

据介绍，国核锆业核级锆材生产线项目包括核级海绵锆与核级锆材两大部分，核级海绵锆项目厂址设在江苏南通，核级锆材及其配套项目设在陕西宝鸡。根据中国核电对锆材需要，其产能规划设计为：核级海绵锆一期工程为2000吨/年，二期工程2000吨/年；锆合金锭2000吨/年；板带材80吨/年；管棒材1000吨/年。

“上述能力完全能满足1亿千瓦的核电装机容量需要。”马林生告诉。

三年多的创业，如今国核锆业两个基地占地面积达600余亩、建筑面积逾12万平米的主体工程项目已全部建设完成，集国内外高精尖技术装备为一体、代表核级锆材制造业最高能力与水平的近千台套设备已安装调试到位。

“目前全产业链的各生产工序已陆续投入试运行，AP1000核级锆材生产工艺流程已全线贯通，通过美国西屋公司的合格性鉴定工作已进入到最后阶段即产品鉴定阶段，国核锆业核级锆材生产线即将全面正式投产。中国核级锆材产业空白的历史从此宣告结束。 ”陈宝生的眼里充满了期待和喜悦。

作为国核锆业首个阶段的任务，生产线全面投产后还有一个重要目标，陈宝山称之为“后墙不倒”目标，即按时向浙江三门、山东海阳两座世界上首批AP1000核电站提供首批换料用锆材。

眼下，国核锆业所承担的“AP1000核级锆材制造技术”重大专项课题已经按照研制大纲完成了Zirlo和Zr-4合金大型铸锭熔炼工艺研究，成功熔炼核级Zr-4铸锭（3吨Ф720mm）、R60702铸锭（8吨Ф820mm）及Zirlo返回料铸锭（4.5吨），实现了大规格锆合金铸锭国产化的新突破；进行了锻造工艺、挤压工艺研究，打通了由TREX管到包壳管的轧制工艺，掌握了Zirlo合金管材生产制造技术及孔型的设计、加工及分析检测技术。

解决了能生产能供应的问题，接下来的任务就是自主创新。

为打破我国核级锆材长期依赖进口，没有自主知识产权的窘境，国核锆业依托国家能源核级锆材研发中心，承担了“国产新锆合金研制及应用性能研究”国家重大专项课题，通过有效整合各类优势资源，全力打造我国核级锆合金品牌，开发具有自主知识产权的高性能国产核用锆合金。目前课题研究正在按照进度计划稳步推进。

艰苦创业不辱使命

核级锆材的生产在世界上不是一个新产业，但在中国是从零开始的。

2007年11月成立的国核锆业，当时被确定为引进美国西屋公司AP1000全套核级锆材技术的唯一指定用户，国家发改委《关于AP1000核电设备自主化实施意见》曾明确指出“由国核宝钛锆业股份公司承担依托项目自主化任务。”

为保证“后墙不倒”目标如期实现，国核锆业提前启动全面技转工作，与工程建该呼吸器的内置过滤介质使用的原料是可回收再利用的玻璃纤维设齐头并进。

“技术人员一边没日没夜泡在成堆的技转资料里进行技术消化吸收，一边扎在一片麦地里进行工程建设。”国核锆业合金制造厂厂长魏贵新感慨创业时的情景。

与魏贵新一样参与创业的还有坯料与板带制造厂厂长张明祥和管材厂厂长胡万伦。

西北汉子张明祥总能用形象的语言描述包裹核燃料用的锆管是如何生产出来的。“生产锆管可不像陕西人做饸饹面那么简单，设备和工艺的复杂程度远比想象中难。”但在张明祥看来，只要肯琢但应尽量小;然落后行精细抛光(或目的是消除粗抛引发的表面损伤磨肯用心，会精打细算，总能花最少的钱办最大的事。他指着厂房里4000吨的挤压机说：“这个大家伙德国企业当时要价1亿4千万，西班牙企业要9000万，我们最后采购了国产的，花了5000万，国家的钱能省一分是一分。”

坯料与板带制造的下一个工序是管材生产，在这个占地34000多平方米的最大厂区，机器的轰鸣声耳边阵阵，工作人员有条不紊地操作着各个工序。而胡万伦对一个偌大厂房里的各种设备和生产线都如数家珍。

在最后的环节，胡万伦介绍，喷码及筛选对锆管来说，就像核发身份证和最后的体检，不合格的会进行相关处理，合格的将带着唯一的标码进入反应堆工作，直至退役都能全程跟踪每根管子的情况。

据了解，核级锆材生产线马上就会全面投产，对这些锆人来说，这是一个节点，又是一个开始。