馬文婷 國核寶鈦鋯業(yè)股份公司

一、綜述

眾所周知，核反應(yīng)堆需要核燃料，無論是壓水堆還是重水堆，都是將可裂變的核燃料（氧化鈾或氧化鈾/氧化钚混合物）密封包覆在鋯合金包殼內(nèi)制成燃料棒，進而組裝為燃料組件裝入堆中使用。制造燃料組件必須用核級鋯材作結(jié)構(gòu)材料，包括燃料棒的包殼管、端塞、定位格架、導(dǎo)向管、燃料管道等。因此，用核作為能源動力的燃料中都離不開核級鋯材。同時，鋯材還可在航空及化工領(lǐng)域有所應(yīng)用。

核級鋯材在國際上也是數(shù)據(jù)敏感、重要的戰(zhàn)略物資，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ洚a(chǎn)品賦予了極高的技術(shù)要求和質(zhì)量要求。世界上核電技術(shù)和規(guī)模領(lǐng)先的國家基本都擁有自己的核級鋯材制造體系和生產(chǎn)企業(yè)，包括美國、法國、俄羅斯等。我國的核級鋯材產(chǎn)業(yè)由于多種因素，發(fā)展較為緩慢。產(chǎn)業(yè)體系和技術(shù)體系很長時間都處于分散、薄弱的狀態(tài)，也成為其他國家制約我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的籌碼。

在2009年后，我國核電大力發(fā)展的背景下，核級鋯材產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇，目前，全面實現(xiàn)核級鋯材的國產(chǎn)化與自主化供應(yīng)已極具可行性，并且十分迫切和必要。

二、核級鋯材產(chǎn)業(yè)體系全面建設(shè)完成

在國家AP1000三代核電引進之際，同步從美國引進了完整的核級鋯材制造技術(shù)。陜西寶雞國核鋯業(yè)作為核級鋯材制造技術(shù)指定的接收單位，在國家有關(guān)部門的支持下，于2012年全面建成包含核級海綿鋯、坯料及管棒材產(chǎn)品的我國首條完整、規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)體系。近年來，該生產(chǎn)線已為我國多個工程項目及反應(yīng)堆提供了鋯材產(chǎn)品。生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定，達到了設(shè)計要求。除此之外，國家也有其他分散的產(chǎn)業(yè)鏈布局。

三、核級鋯材技術(shù)體系系統(tǒng)提升

核級鋯材產(chǎn)品使用領(lǐng)域?qū)Ｓ眯詮?，每個技術(shù)堆型的機組對應(yīng)的核級鋯材要求都有所不同。我國核電技術(shù)類型極為復(fù)雜，代表性的有法國AFA 2/3G組件、俄羅斯VVER組件、美國AP1000組件等。這與國外極為不同，其他國家所采取的核電技術(shù)基本都為單一性的技術(shù)。這種狀況加劇了我國鋯材技術(shù)研究和應(yīng)用的難度。

以國核鋯業(yè)為我國先進鋯材制造能力代表的企業(yè)之一，通過引進技術(shù)與自有技術(shù)的結(jié)合，汲取我國長期鋯材加工技術(shù)經(jīng)驗，現(xiàn)已全面掌握了海綿鋯制造到最終成品材的全產(chǎn)業(yè)加工技術(shù)，徹底改變了我國部分技術(shù)長期空白的歷史局面。同時，國核鋯業(yè)建有國家級鋯材研發(fā)中心，吸引了國內(nèi)研究技術(shù)領(lǐng)先的科研院所成為戰(zhàn)略伙伴。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌業(yè)內(nèi)優(yōu)勢資源，通過自我研制與聯(lián)合攻關(guān)，為我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品技術(shù)的開發(fā)開展了大量成效性工作，自主化的產(chǎn)品已開展入堆驗證工作。伴隨著國家整體核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇，國核鋯業(yè)把握住了技術(shù)先機與優(yōu)勢，現(xiàn)已成為目前世界上核級鋯材制造技術(shù)體系最復(fù)雜、種類最繁多的企業(yè)，可滿足多種技術(shù)堆型對核級鋯材的不同需要。

四、核級鋯材在國內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用空間

截止2019年9月，我國在運核電機組達到了47臺。根據(jù)后續(xù)核電發(fā)展規(guī)劃，我國未來中期的核電裝機容量將達到5800萬千瓦以上。目前已運行的機組每年對核級鋯材需求量已達到了450噸左右，后續(xù)還會隨著核電機組的增加而不斷增加。

表 我國2019-2025年核級鋯材產(chǎn)品需求量預(yù)計（噸）

盡管我國對核級鋯材的總體需求已形成規(guī)?；蠖鄶?shù)核電業(yè)主對國產(chǎn)化產(chǎn)品的信心仍不充足，配套驗證的手段和技術(shù)也相對薄弱，導(dǎo)致了我國目前所使用的鋯材產(chǎn)品大多數(shù)還都是依賴進口。2019年，AP1000三代核電技術(shù)依托項目海陽核電已完成全國產(chǎn)化燃料組件的采購工作，預(yù)計將在2020年正式進入堆芯，這將是我國全流程自主生產(chǎn)的核級鋯材產(chǎn)品首次入堆的重要節(jié)點，有望開啟核級鋯材全面實現(xiàn)國產(chǎn)化制造供應(yīng)的新局面。實現(xiàn)國內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)，不僅有助于核電業(yè)務(wù)采購供應(yīng)鏈的穩(wěn)定可靠，有利于降低長期的采購成本，也有助于擺脫和緩解其他國家對核電技術(shù)與產(chǎn)品供應(yīng)服務(wù)的制約性因素，實現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

五、結(jié)束語

國家以及企業(yè)都為核級鋯材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展投入了較大資源，克服了極大的障礙，如今所取得的成果來之不易。核級鋯材產(chǎn)品的特殊用途也決定了其真正實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的周期比普通產(chǎn)品和物資要漫長許多。但是，經(jīng)過近十年的產(chǎn)業(yè)建設(shè)、技術(shù)升級和產(chǎn)品驗證，國家培育了一批具有世界水平的代表性企業(yè)，并已經(jīng)具備了自主供應(yīng)的條件和能力，這使我國全面實現(xiàn)核級鋯材國產(chǎn)化與自主化供應(yīng)不再是空談，而成為極其可行的事情。相信在核電業(yè)主及產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)的支持與協(xié)作下，核級鋯材將會真正為我國建設(shè)核電強國提供重要的產(chǎn)業(yè)保障與支持。