1965 年,在祖国的大西南,万里长江第一城——四川省宜宾市,中核建中核燃料元件有限公司(以下简称中核建中)开始生根发芽。中核建中从无到有、从小到大、从弱到强,一路伴随着祖国发展的脚步,在核事业的征程上筚路蓝缕,战胜了无数的艰难险阻,取得了一个又一个骄人的业绩。
随着“一带一路”倡议的加速推进,“华龙一号”作为代表我国高端制造业走向世界的“国家名片”,受到了海内外的广泛关注。2010年“华龙一号”核燃料元件专项启动后,中核建中和中国核动力研究设计院共同承担了“华龙一号”核燃料元件的研制工作。2019 年9 月10 日,载有“华龙一号”全球首堆燃料元件——最强“核能芯”的车辆奔向福清核电站。2020年,“华龙一号”核燃料元件的海运出口获得了圆满成功。
中核建中经过多年的创新和探索,为“华龙一号”交出了满意的答卷。全体干部职工在这片未知领域中不断探索前行,以最短的时间创新了目前国内核燃料元件研制领域多项先进技术,获得了30 多项专利和近20 项CF 系列科技成果奖,形成了50余份重要的研制类总结报告,成就了中国核燃料元件制造领域的多项第一。中核建中将全力以赴,进一步掌握核燃料元件的先进制造技术,为今后我国自主三代核燃料的发展贡献智慧和力量。
核燃料元件是核电站反应堆的核心部件,它既是释热元件,又是放射性裂变产物的第一道屏障,对核反应堆以及核电站的安全、可靠和经济的运行有着至关重要的影响。我们想要实现核能强国梦,就要开启反应堆技术与核燃料技术“两手都要硬”的模式。中核建中凭借着多年的技术积累和不断探索,用“速度与激情”迈上了核燃料制造的领先之路。
2018年11月16日,“华龙一号”全球首堆核燃料元件正式启动生产。中核建中党委专门召开了生产准备会,并在全公司进行动员和部署,向干部职工反复强调“华龙一号”核燃料元件对于我国核燃料跨入国际市场的重要意义,并提出了“打造最强‘核能芯’”的响亮口号。这次会议把领导干部、职工群众的心紧紧地连在了一起。
生产运行部主任徐建平在会上拿出了一张绘制着各个节点进度的示意图。此图远看玄妙而酷炫,但近看便发现:上面密密麻麻地标注着“华龙一号”核燃料元件生产所涉及的不同节点目标的起止时间、完成周期等,密集而鲜亮,令观者精神振奋。徐建平解释到:“这是我们的工作方式,叫‘挂图作战’”。生产者采用“挂图作战”的方式,可以厘清各个环节的逻辑顺序,辨识目标计划在实现过程中的难点和风险点,再针对关键目标、关键路径进行分析,制订有效的工作措施。这幅示意图随时可以延伸扩展为一张巨细靡遗的网络图,覆盖工艺技术、设备运维、生产线调试、生产等诸多环节,提醒大家在关键环节和节点,随时了解彼此的进度,加强协作配合。
确保指导生产文件的正确性与适用性,是完成任务需要迈过的第一道门槛。八车间副主任陈凯牵头承担起了编制生产文件方案的任务。文件的编制工作要求极其严格和繁琐:不仅份数多,而且在编制每条内容时都必须有充分的理论依据及试验数据做支撑,做到切实可行。为了尽快把新工艺文件编制出来,陈凯和他的团队时常加班到深夜,一丝不苟,确保文件没有丝毫的差错。这份对事业强烈的责任心和使命感在每个中核建中人身上表现的淋漓尽致。
半个多世纪以来,中核建中从无到有,从第一块地基的开垦到核燃料元件的生产能力达到800 t 铀/年,已累计向秦山一期、秦山二期、大亚湾、岭澳、田湾、红沿河、宁德、福清、阳江、昌江和防城港核电站制造并提供了近18000组高质量的核燃料元件,为我国核电站的安全、稳定运行做出了积极的贡献。建中人同心同德、齐心协力、不畏困难,撸起袖子加油干,用激情与汗水树立了一个又一个辉煌的里程碑,在铸就大国重器、助力“华龙”腾飞的过程中做出了积极的贡献。
从中国大陆核电的第一颗“粮食”到最强“核能芯”,中核建中一心一意地打造“核电粮仓”,创造了核工业领域的多个“第一”。
“华龙一号”机组的设计寿命为60年,采用177根燃料组件的堆芯设计,换料周期为18个月,电厂可利用率达到了90%以上。因此,“华龙一号”反应堆对核燃料元件的制造工艺和产品质量提出了更加严苛的要求。没有“金刚钻”,不揽“瓷器活”。中核建中要想使核燃料元件的主要性能指标达到甚至高于设计技术的要求,充分满足用户的需求,就不能单单靠“凭经验”“吃老本”。
为了适应“华龙一号”的堆芯设计,设计方对核燃料元件的设计进行了适应性优化。设计的变化必然会带来工艺的变化。工艺是产品质量的基本保证,所以在生产过程中,必须首先保证技术指标优良、工艺过硬、过程受控。为此,以中核建中技术部负责人杨焕明为代表的工艺技术人员从工艺设计和方案策划入手,认真地履行专业职责,开展工艺过程控制及专项监查工作,进行制造工艺过程的风险识别,有效地保证了产品工艺的可靠性和质量的稳定性。他们不仅要保质保量保进度地完成任务,还要通过任务提高工艺技术要求,细化工艺管理,使公司的质量管理、生产运行、工艺控制水平更上一层楼。
以产品试制工作为例,中核建中针对上下管座、中心筒、骨架等变化点开展了试制工作,打造出了2套上、下管座试验件,3套中心筒试验件,5组燃料组件骨架和5 组燃料组件,并对这些试制件的各种特性做了全方位的测量。这项工作不仅充分验证了生产工艺的合理性,固化了工艺文件,还保证了人、机、料、法、环、测满足批量生产的需要,为批量投产提供了工艺保障。
硼硅玻璃管为整体式管,管长近4 m,在反应堆里起着吸收中子的作用,是组件中的一个重要原材料,对管径、直线度的要求极其严格,生产工艺难度很大。
早年间,中核建中所用的硼硅玻璃管都是从国外购买,但现在已经断货。为了打破国外垄断,中核建中协同中国核动力研究设计院,与供应商合作,针对“华龙一号”相关产品专门设计了一种硼硅玻璃管。期间,中核建中专业人员对生产厂家进行了现场调研与考察,严格按ISO 质量认证体系进行评价,督促供应商提高产品的技术和质量,并帮助其进行开发产品、试验鉴定、固化工艺,做了大量的技术攻关工作,成功研制出了国产的硼硅玻璃管。研制出的硼硅玻璃管接受了权威部门严苛的检测,得到的评价是:直线度、垂直度、打孔相当不错,质量比进口的还优。
中核建中仅针对产品进行的改进设计有10项(其中3项涉及产品,7项涉及工艺)。此外,通过技术控制要求对比,中核建中成功将二氧化铀芯块、格架、燃料棒、相关棒等零部件的39项成熟的关键工艺直接运用到了“华龙一号”组件生产上。“创新能力”与“厚积薄发”的叠加产生了一加一大于二的效果,保障了产品质量和生产进度。最终,这项任务创造了公司从新产品开发到生产用时最短、进度最快的纪录。
业主曾用“核电站是铁,核燃料是钢”来形象的比喻彼此的关系。无论从核电站的安全角度还是市场化角度来看,高质量的产品和优质的服务都是中核建中持久发展的生命力保障,亦是占领市场的唯一砝码。因此,产品质量控制是非常重要的环节。
质量管理部主任唐荣涛长期在基层一线,每天默默的守护着生产线上的燃料元件。“我们的生产都是提前安排,精心策划,全面识别质量风险,精心编制质量控制方案,有条不紊地推进各项质量工作;通过加强员工及供应商培训、提高质量意识、加严质量控制标准、细化过程控制方法、强化质量监督等措施,加强内、外部沟通,积极协调,为‘华龙一号’核燃料组件的质量保驾护航。”
中核建中在“华龙一号”核燃料元件技术与质量控制培训会上,进一步明确了“一个目标”和“六项基本原则”,对原材料、零部件的质量控制,合格性鉴定与技术状态管理等方面确定了7项专题质量工作项目。
“我们通过协同办公系统和生产管理系统实现了核燃料元件生产全过程质量控制的数字化管理,质量管理部梳理并细化了‘华龙一号’核燃料元件生产的全流程工序,实行动态管理”。在质量检验科科长廖常书的电脑上,我们可以清楚的看到各个工序的检测质量数据。
中核建中对每个环节、每道工序的精细化加工,都制订了相当苛刻的标准。生产过程中不仅要满足图纸技术条件的要求,还要达到“华龙一号”产品加严控制的要求,并在落实工艺监督、过程风险识别控制、加严工艺过程控制、提高产品检验标准和工艺试验改进等方面进行了6 个大项、30个小项的专项改进提升。
“华龙一号”核燃料元件的每一个零部件的精度要求都很高,基本都精确到了微米(几乎是头发丝直径的几十分之一)。零部件制造车间主任盛锋介绍:“为了确保产品高精度加工的稳定性和可靠性,我们必须提升加工过程的精细度和加工工艺的稳定性,做到各个环节不能有任何不符合项”;“车间对2700 余只定位格架、300 余套上、下管座进行了加严控制,每个零部件的加工都必须精益求精,这做的不仅是工业品,更是工艺品”。
正是这些严苛的质量管理措施,全力保障了“华龙一号”高质量核燃料元件生产任务的圆满完成。
功不唐捐,玉汝于成。为“华龙一号”打造最强“核能芯”,点亮这张珍贵的“国家名片”是一种信念,产生着神奇的力量,将全公司干部职工的干劲拧成了一股绳,中核建中人一个个热情奋斗的背影,一幕幕感人的画面,都将被定格在核工业人孜孜奋斗的史册上。