实现核级锆材国产化与自主化的可行性分析

马文婷 国核宝钛锆业股份公司

一、综述

众所周知，核反应堆需要核燃料，无论是压水堆还是重水堆，都是将可裂变的核燃料（氧化铀或氧化铀/氧化钚混合物）密封包覆在锆合金包壳内制成燃料棒，进而组装为燃料组件装入堆中使用。制造燃料组件必须用核级锆材作结构材料，包括燃料棒的包壳管、端塞、定位格架、导向管、燃料管道等。因此，用核作为能源动力的燃料中都离不开核级锆材。同时，锆材还可在航空及化工领域有所应用。

核级锆材在国际上也是数据敏感、重要的战略物资，其应用领域对其产品赋予了极高的技术要求和质量要求。世界上核电技术和规模领先的国家基本都拥有自己的核级锆材制造体系和生产企业，包括美国、法国、俄罗斯等。我国的核级锆材产业由于多种因素，发展较为缓慢。产业体系和技术体系很长时间都处于分散、薄弱的状态，也成为其他国家制约我国相关产业发展的筹码。

在2009年后，我国核电大力发展的背景下，核级锆材产业迎来了新的发展机遇，目前，全面实现核级锆材的国产化与自主化供应已极具可行性，并且十分迫切和必要。

二、核级锆材产业体系全面建设完成

在国家AP1000三代核电引进之际，同步从美国引进了完整的核级锆材制造技术。陕西宝鸡国核锆业作为核级锆材制造技术指定的接收单位，在国家有关部门的支持下，于2012年全面建成包含核级海绵锆、坯料及管棒材产品的我国首条完整、规模化的产业体系。近年来，该生产线已为我国多个工程项目及反应堆提供了锆材产品。生产连续、稳定，达到了设计要求。除此之外，国家也有其他分散的产业链布局。

三、核级锆材技术体系系统提升

核级锆材产品使用领域专用性强，每个技术堆型的机组对应的核级锆材要求都有所不同。我国核电技术类型极为复杂，代表性的有法国AFA 2/3G组件、俄罗斯VVER组件、美国AP1000组件等。这与国外极为不同，其他国家所采取的核电技术基本都为单一性的技术。这种状况加剧了我国锆材技术研究和应用的难度。

以国核锆业为我国先进锆材制造能力代表的企业之一，通过引进技术与自有技术的结合，汲取我国长期锆材加工技术经验，现已全面掌握了海绵锆制造到最终成品材的全产业加工技术，彻底改变了我国部分技术长期空白的历史局面。同时，国核锆业建有国家级锆材研发中心，吸引了国内研究技术领先的科研院所成为战略伙伴。在此基础上，统筹业内优势资源，通过自我研制与联合攻关，为我国完全自主知识产权产品技术的开发开展了大量成效性工作，自主化的产品已开展入堆验证工作。伴随着国家整体核电产业的发展机遇，国核锆业把握住了技术先机与优势，现已成为目前世界上核级锆材制造技术体系最复杂、种类最繁多的企业，可满足多种技术堆型对核级锆材的不同需要。

四、核级锆材在国内具有广阔的应用空间

截止2019年9月，我国在运核电机组达到了47台。根据后续核电发展规划，我国未来中期的核电装机容量将达到5800万千瓦以上。目前已运行的机组每年对核级锆材需求量已达到了450吨左右，后续还会随着核电机组的增加而不断增加。

表 我国2019-2025年核级锆材产品需求量预计（吨）

尽管我国对核级锆材的总体需求已形成规模化，但大多数核电业主对国产化产品的信心仍不充足，配套验证的手段和技术也相对薄弱，导致了我国目前所使用的锆材产品大多数还都是依赖进口。2019年，AP1000三代核电技术依托项目海阳核电已完成全国产化燃料组件的采购工作，预计将在2020年正式进入堆芯，这将是我国全流程自主生产的核级锆材产品首次入堆的重要节点，有望开启核级锆材全面实现国产化制造供应的新局面。实现国内连续稳定的产品供应，不仅有助于核电业务采购供应链的稳定可靠，有利于降低长期的采购成本，也有助于摆脱和缓解其他国家对核电技术与产品供应服务的制约性因素，实现国内产业的良性发展。

五、结束语

国家以及企业都为核级锆材产业的发展投入了较大资源，克服了极大的障碍，如今所取得的成果来之不易。核级锆材产品的特殊用途也决定了其真正实现工业应用的周期比普通产品和物资要漫长许多。但是，经过近十年的产业建设、技术升级和产品验证，国家培育了一批具有世界水平的代表性企业，并已经具备了自主供应的条件和能力，这使我国全面实现核级锆材国产化与自主化供应不再是空谈，而成为极其可行的事情。相信在核电业主及产业相关企业的支持与协作下，核级锆材将会真正为我国建设核电强国提供重要的产业保障与支持。