實現核級鋯材國產化與自主化的可行性分析

馬文婷 國核寶鈦鋯業股份公司

一、綜述

眾所周知，核反應堆需要核燃料，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構材料，包括燃料棒的包殼管、端塞、定位格架、導向管、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域有所應用。

核級鋯材在國際上也是數據敏感、重要的戰略物資，其應用領域對其產品賦予了極高的技術要求和質量要求。世界上核電技術和規模領先的國家基本都擁有自己的核級鋯材制造體系和生產企業，包括美國、法國、俄羅斯等。我國的核級鋯材產業由于多種因素，發展較為緩慢。產業體系和技術體系很長時間都處于分散、薄弱的狀態，也成為其他國家制約我國相關產業發展的籌碼。

在2009年后，我國核電大力發展的背景下，核級鋯材產業迎來了新的發展機遇，目前，全面實現核級鋯材的國產化與自主化供應已極具可行性，并且十分迫切和必要。

二、核級鋯材產業體系全面建設完成

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。陜西寶雞國核鋯業作為核級鋯材制造技術指定的接收單位，在國家有關部門的支持下，于2012年全面建成包含核級海綿鋯、坯料及管棒材產品的我國首條完整、規模化的產業體系。近年來，該生產線已為我國多個工程項目及反應堆提供了鋯材產品。生產連續、穩定，達到了設計要求。除此之外，國家也有其他分散的產業鏈布局。

三、核級鋯材技術體系系統提升

核級鋯材產品使用領域專用性強，每個技術堆型的機組對應的核級鋯材要求都有所不同。我國核電技術類型極為復雜，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基本都為單一性的技術。這種狀況加劇了我國鋯材技術研究和應用的難度。

以國核鋯業為我國先進鋯材制造能力代表的企業之一，通過引進技術與自有技術的結合，汲取我國長期鋯材加工技術經驗，現已全面掌握了海綿鋯制造到最終成品材的全產業加工技術，徹底改變了我國部分技術長期空白的歷史局面。同時，國核鋯業建有國家級鋯材研發中心，吸引了國內研究技術領先的科研院所成為戰略伙伴。在此基礎上，統籌業內優勢資源，通過自我研制與聯合攻關，為我國完全自主知識產權產品技術的開發開展了大量成效性工作，自主化的產品已開展入堆驗證工作。伴隨著國家整體核電產業的發展機遇，國核鋯業把握住了技術先機與優勢，現已成為目前世界上核級鋯材制造技術體系最復雜、種類最繁多的企業，可滿足多種技術堆型對核級鋯材的不同需要。

四、核級鋯材在國內具有廣闊的應用空間

截止2019年9月，我國在運核電機組達到了47臺。根據后續核電發展規劃，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年核級鋯材產品需求量預計（噸）

盡管我國對核級鋯材的總體需求已形成規模化，但大多數核電業主對國產化產品的信心仍不充足，配套驗證的手段和技術也相對薄弱，導致了我國目前所使用的鋯材產品大多數還都是依賴進口。2019年，AP1000三代核電技術依托項目海陽核電已完成全國產化燃料組件的采購工作，預計將在2020年正式進入堆芯，這將是我國全流程自主生產的核級鋯材產品首次入堆的重要節點，有望開啟核級鋯材全面實現國產化制造供應的新局面。實現國內連續穩定的產品供應，不僅有助于核電業務采購供應鏈的穩定可靠，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與產品供應服務的制約性因素，實現國內產業的良性發展。

五、結束語

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