加速我国核级锆材自主化

——访国核宝钛锆业股份公司董事长、国家能源核级锆材研发中心主任陈宝

　　8月9日，国内首条、也是唯一一条以引进AP1000技术为基础的核级锆材生产线项目，经过两年建设，迎来锆合金熔炼生产线试产。这标志着我国核级锆材自主化进程顺利起步。

    据了解，按照承担该生产线项目的国核宝钛锆业股份有限公司（以下简称“国核锆业”）的战略规划，该合金熔炼生产线将建成年产核级锆锭2000吨、年回收处理返回料600吨的生产能力，可满足我国核电发展对核级锆材的的基本需求。就此，本报记者专访了国核锆业董事长、国家能源核级锆材研发中心主任陈宝山。

　　中国能源报：核级锆材在核电站建设中有何作用？与普通锆材的区别在哪里？

　　陈宝山：由于锆合金材料具有耐高温、耐高压、吸氢小、抗辐照、加工性能好和耐腐蚀性能优良等特点，因此在反应堆运行条件极为苛刻的情况下，核级锆材能够把放射性物质完全密封在燃料棒内，保证不发生放射性泄漏，构成核安全中至关重要的第一道屏障，是核电站反应堆运行中的关键结构材料。一个百万千万级压水堆核电站反应堆堆芯首次装料的核燃料制造约需各种核级锆材30吨左右。按目前高燃耗换料模式每台反应堆每次换料需要大约8吨核级锆材，按照我国核电发展容量，到2020年后，年核级锆材需求量将达1000吨以上。

　　核级锆材是去除了铪的锆合金，所用原料是核级海绵锆。由于锆与铪是共生元素，化学性质极为相近且不易分离，所以核级海绵锆的生产是一个复杂的过程，而普通锆材所用原料并不需要锆铪分离；其次，核级锆材是专门针对反应堆苛刻要求的特殊锆合金，在合金成份、加工工艺、金属组织结构、材料性能、尺寸精度等方面都有特别的要求，生产过程也要复杂得多。另外，核级锆材的生产按照核质保体系要求，有非常严格的质量控制，尤其是生产过程的控制。

　　中国能源报：请您介绍我国目前对核级锆材的开发使用情况，有哪些优势和不足？

　　陈宝山：我国在运的核电站以及在建的二代改进型、三代核电站所用的核级锆材涉及到Zr-4、E110、M5、ZIRLO等多个牌号的锆合金。但是，目前我国核级海绵锆生产还处于空白，也没有完整的核级锆材产业体系，致使我国核电站所用锆材几乎全部依赖进口，而且也没有自主知识品牌的高性能锆合金，这成为我国核电发展的一大障碍，也是影响我国能源安全的关键环节之一。

　　2007年国家核电技术公司代表国家全面引进AP1000第三代核电技术，核级锆材制造技术也是其中一个非常重要部分。作为国家核电产业发展布局，国家核电技术公司联合宝钛集团组建了我国核级锆材专业化公司——国核宝钛锆业股份公司，并确定这个公司不仅整合国内锆材生产资源，而且被美国西屋公司指定为核级锆材制造技术引进的唯一用户，肩负着掌握关键技术，填补国内空白，实现核级锆材国产化、自主化的历史重任。在国家发改委、国家能源局、国防科工局等相关部委和国家核电技术公司的大力支持下，国核宝钛锆业股份公司到2012年就可建成我国完整的核级锆材产业体系，实现满足三代核电站高性能高燃耗核级锆材的自主生产。

　　中国能源报：去年1月，以国核锆业为依托的国家能源核级锆材研发中心揭牌成立，该中心的成立对我国核级锆材未来研发和技术地位会有何影响？

　　陈宝山：设立国家能源核级锆材研发中心（以下简称“中心”）是国家能源局为加速我国核级锆材自主化研发进程所采取的重要举措，也是改变我国核级锆材研发力量松散、各自为政的有效手段。

　　目前该中心设有化学、物理、力学、组织、腐蚀等五个检测分析实验室，材料设计、材料加工、装备与工装、锆铪冶金等四个研究室，一个中试车间及核级锆材熔炼和返回料回收、坯料制备和条带材、管棒材等三个产业化研发平台。研发中心的建设将紧密依托我国核级锆产业体系，采取产学研用相结合，充分利用国内外两种资源，服务生产，服务社会，代表国家开展核级锆材自主化创新工作。中心将成为一个代表国家水平、开放的核级锆材研究技术交流平台，并能将科研成果迅速转化为生产力的孵化器。

　　中国能源报：请您介绍一下国核锆业的情况，以及在核级锆材研发方面的优势？

　　陈宝山：首先，国核锆业承继了我国原有的核级锆材制造技术基础。公司下属的西北锆管有限责任公司，先后承担并顺利完成了国家多项科研攻关项目，成功研制生产出了满足使用要求的锆合金管棒材，攻克了产品生产过程中的多项技术难题，吸收和承继了我国几十年的核级锆材制造技术和经验，并初步形成了一支老、中、青相结合，梯度合理的科技人才队伍。

　　其次，通过消化吸收AP1000三代核电用锆材制造技术,包括核级海绵锆制造技术、核级锆材熔炼、加工技术，管、棒、板及条带材制造技术，并结合自主开发技术，形成了我国完整的核级锆材核心技术。此外，还承担了大型先进压水堆重大专项消化吸收类课题和共性技术研究类课题，目前已掌握了ZIRLO合金的熔炼加工技术，并成功研制出成分均匀合格的铸锭，利用现有资源生产出了包壳管和条带材。

　　第三，建设了完整的核级锆产业链和生产线。国核锆业现已在江苏南通和陕西宝鸡建设了我国首条完整的从核级海绵锆到最终成品管、棒、板及条带材完整的核级锆材产业体系，产能将达到1000吨以上，今年年底就全线贯通，进入试产。该产业链建成后将为我国核电站提供优质、多品种核级锆材，满足核电需求，彻底改变核级锆材长期依赖进口的不利局面。

　　此外，国家能源核级锆材方开发中心是国家能源局首批批准成立的十六家能源技术装备工程研发、检测、试验中心之一，从成立之初坚持高起点，站在国家和行业的高度，以产学研用相结合，通过横向合作、课题合作和外聘专家等多种形式，不断吸纳和汇聚各类优秀专业人才。

　　中国能源报：您如何看待我国核级锆材的研发应用，以及国核锆业作为国家级研发中心的发展前景？

　　陈宝山：压水堆是目前核电站所选用的主要堆型，随着我国核电事业的发展和人类对于清洁能源需求的日益迫切，今后十几年内，对于核级锆材的需求在国内外将有突破性增长。研发中心及所依托的国核锆业将以满足客户需求为宗旨，坚持“质量第一，安全至上”，以应用一代、研制一代、预研一代为理念，在核级锆材的基础研究、应用研究和评价技术研究等领域，加大投入与探索，以事业吸引人才，人才带动事业发展的模式，大胆创新，不断研制出更高燃耗需求的高性能锆合金，满足我国核电发展的需要，并将国核锆业建成一个具有国际一流水平的核级锆材企业，将研发中心建成在业内具有世界影响力的研究机构。