核燃料元件製造

核燃料元件是核燃料產業的最終產品，是核電站的能量源泉，核燃料元件的製造過程分為芯體材料製備、芯體加工成型、元件密封包覆、組件組裝和質量檢驗等。核燃料元件製造工藝由化工、機械、粉末冶金、理化分析、輻射防護等許多領域的工藝技術組成，是一個技術綜合性很強的行業。由於核工業的特殊性，許多工藝技術的實現比普通行業難，形成了設備的專用性和研製周期長、價格昂貴的特點，客觀上增加了相應技術發展的難度。

核燃料元件製造技術的發展歷程

第一階段，上世紀 50～60 年代，以生產堆和研究實驗堆燃料元件的研製和生產為主要特徵。在這一階段，我國系統地開展了燃料元件製造技術的研究，並逐步建立了較為完整配套的核燃料元件研發體系和批量生產能力，為我國各種反應堆研製和生產了多種不同類型的燃料元件。這些燃料元件的研製成功，奠定了我國燃料元件製造的技術基礎，為我國燃料元件製造技術的進一步發展積累了經驗、培養了人才。

第二階段，上世紀 70～80 年代，以動力堆燃料元件的研製和生產為主要特徵，潛艇核動力堆燃料元件研製成功並投入生產。隨著我國自行設計的300MW 壓水堆核電站CQS300燃料元件研製成功並投入生產，標誌著我國已基本掌握了核電燃料元件的製造技術。

第三階段，自1991年起的20多年的時間裡，我國先後引進了法國的M310核電技術、俄羅斯的WWER1000核電技術、加拿大的CANDU6核電技術和正在引進過程中的第三代核電技術——美國西屋公司的AP1000核電技術和法國阿海琺公司的EPR核電技術，與之相對應，我國核燃料製造技術先後引進了法國AFA-2G、AFA-3G與全M5 AFA-3G三種核燃料製造技術，俄羅斯WWER1000核燃料製造技術，加拿大CANDU6核燃料製造技術，並且實現了國產化。目前正在引進美國AP1000核燃料製造技術以及法國EPR核燃料製造技術，並將實現燃料元件國產化。應該說通過這一輪引進，我國燃料元件的製造技術水平和能力已接近或達到國際水平。

第四階段，自2010年開始研製具有自主智慧財產權的CF系列燃料元件，CF燃料元件是我國自主研發的三代核電技術、具有完全自主智慧財產權的“華龍一號”的核燃料。目前， CF系列核燃料元件研發獲得了突破性進展，解決了元件自主設計、鋯合金技術問題。2014年7月10日， CF3燃料組件實現入堆，這標誌著CF3完成研究、設計、試驗、製造等主要研製工作，進入隨堆運行考驗階段，對其關鍵性能指標進行最後驗證。到2017年，我國核燃料元件可完全實現自主化，並成功實現工業化套用。

燃料元件製造技術現有水平

我國經過長期的科研和生產實踐, 已擁有成熟的燃料元件製造技術。包括鈾氧化物的萃取純化,ADU、AUC 和IDR 等工藝製備鈾氧化物, 濕法和乾法製備四氟化鈾等十餘項技術。這些技術已成功地套用於各種燃料元件的製造, 並通過生產各類燃料元件, 建立先進的技術裝備能力和可靠的質量保證體系, 積累了豐富的工程實踐經驗, 從而保證了製造工藝、產品質量和燃料組件的安全可靠性。

在引進核電燃料製造技術的同時，我國研究實驗堆燃料元件製造技術得到進一步發展。自主研製成功了高通量工程試驗堆和中國先進研究堆板型低濃鈾燃料元件、100MW 高溫氣冷堆包覆顆粒球形燃料元件和脈衝堆鈾氫鋯燃料元件。

核燃料元件的發展與核電技術的發展是相輔相成的，隨著核電技術的不斷發展，燃料元件的製造技術也在不斷地發展和創新，特別是燃料元件材料和結構的不斷推陳出新，對燃料元件的製造技術提出了更新更高的要求。我國的燃料元件製造應該本著“套用一代，開發一代，預研一代”的原則，需要加強自主研發和創新能力建設，加快引進技術的吸收、消化和再創新，積極推進新材料、新工藝和新裝備研發，不斷提升燃料元件製造的技術水平和研發能力。