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            記CAST核級鋯合金管材國產化之路
            文章來源:中國核工業報 日期:2018年09月30日

              9月20日,對于中國核燃料產業來說,有著不同尋常的意義。

              這天上午9時,伴隨著兩聲汽車長鳴,滿載著50000多支M5TM包殼管的卡車緩緩駛出中核阿海琺(上海)鋯合金管材有限公司(CAST),向著核燃料生產鏈的下一站——中核建中燃料元件有限公司進發。這批用于“華龍一號”全球首堆——福建福清核電站5號機組的核燃料包殼管,將助力“華龍一號”反應堆實現安全高效運行。

              這一突破足以令整個業界振奮。核級燃料包殼管是核電站運行的核心材料,是保證核安全的第一道屏障。長期以來,我國核電站使用的鋯合金包殼管一直需要從國外進口。實現三代核級鋯合金管材國產化生產,對于我國核燃料全產業鏈的延伸和保障我國核電安全高效發展都具有重大意義。

              專程前來參加產品交付儀式的中核集團總經濟師黃敏剛表示:“CAST公司用了短短幾年時間,成功實現我國核電站燃料組件用M5TM包殼管本土化生產,并順利完成了‘華龍一號’首堆燃料包殼管制造,使我國在核燃料循環全產業鏈發展上邁出更堅實的一步,有力促進了中國核級鋯合金工業化能力,為我國核電安全高效發展提供了有力保障。”

              法馬通高級副總裁Lionel Gaiffe表示:“CAST是法馬通與中核集團在理解和合作的基礎上在中國成立的第一家合資公司。我們有理由相信,法馬通與中核集團的強強合作,能夠助力中國核電事業的安全、平穩、持續發展。未來,我們會繼續堅定地支持中國的國產化戰略。”

              填補空白,開啟國產化征途

              放眼龐大的核電產業,盡管我國起步晚于歐美核大國,但多年來深耕厚植,產業不斷壯大,產業鏈不斷延伸。強勁的發展之勢,吹響了邁向核強國的號角,亦促使業界關注打通阻礙產業發展的關鍵環節。核級鋯合金材料的國產化突圍亦是如此。

              著眼核燃料組件,鋯合金管材成本約占其原材料成本的70%(除氧化鈾之外),構成了核燃料組件的“骨骼”和核燃料的“外衣”,其良好的抗腐蝕性能與中子穿透性能,對核電站安全穩定運行起著至關重要的作用,因此,在核燃料組件的制造中,鋯合金包殼管具有舉足輕重的地位。

              多年來,以中核建中為代表的國內核燃料元件生產廠通過引進、消化、吸收再創新,在二代加核電站燃料組件生產中逐步實現了自主化。但燃料組件所需要的M5TM包殼管卻始終需要從國外進口,使我國核燃料制造在其關鍵的包殼管材料保障等方面處于被動局面。

              “以前,國內百萬千瓦級壓水堆核電站燃料組件所需的鋯管材都是從國外進口,但隨著我國核電站增多,要保障核電站安全穩定供料,做大做強中國核電,就必須實現鋯材料的國產化。”中核建中總經理、CAST董事長任宇洪表示:“基于將鋯納入核燃料循環體系的構想,中核集團決定和法國合作在中國建立核級鋯生產廠。”

              2006年,中核集團與法國法馬通(當時為法國AREVA集團)正式啟動組建合資公司的談判。2010年11月,在中法兩國元首的共同見證下,中核集團與法馬通簽訂了《中核阿海琺(上海)鋯合金管材有限公司合資合同》。合資公司由中核集團控股的上海高泰稀貴金屬股份有限公司與法國法馬通公司各出資50%的投資方式組建,并以M5TM鋯合金包殼管和其他核級鋯合金管材生產為主營業務。

              CAST的成立填補了中核集團核燃料循環產業鏈無包殼管材的空白,保障了我國燃料組件原材料供應的安全性,開啟了中國核燃料組件M5TM鋯合金管材本土化生產。

              不負眾望,本土化管材“合格,達標”

              走進坐落在上海松江區的CAST公司,樹木蔥郁,這個占地面積50余畝的工廠,依舊保持著前身上海高泰的“老容貌”,但公司產能、核心能力卻不可同日而語。如今,CAST公司已一躍成為世界一流的核級鋯合金管材制造企業——法馬通潘伯夫工廠在中國的姊妹工廠,其產品與法馬通工廠達到同等水平,其產能已達到1500公里/年。

              而這個產能正是公司成立之初制定的“工業計劃”——“通過復制潘伯夫工廠的生產線,使改建后的新工廠產能提升至1500公里/年。”CAST公司總經理康毅夫(Yves COMBRES)介紹道。

              為了實現這一戰略目標,CAST公司從成立之時起就全力打造這條國內唯一的M5TM鋯合金生產線。其中第一步就是要完成技術轉讓。

              2013年8月10日,CAST公司副總經理張柯的郵箱跳出來一封郵件,那是從法國發過來的實驗室檢測報告,報告中顯示:“合格、達標。”這是CAST公司鑒定批包殼管在法國檢測的結果之一。像這樣的郵件,這一個月來張柯不斷接到。而所有郵件中的附件報告無一例外顯示的“達標、合格”讓他備感振奮。

              “自2010年底正式成立運行,CAST公司便致力于完成M5TM包殼管制造技術的轉讓工作。但技術轉讓并非是拿來文件、拿來技術,在辦公室實現轉讓交接就可以了。首先要建起生產線,建立完善的支持服務體系,還要吸收、消化、掌握生產技術,最終拿出合格產品。”張柯回憶說,“當時要求要在3年內完成技術轉讓工作。”

              “這幾乎是一個不可能完成的任務”,因為技術轉讓期間要開展多項工作,僅生產線改造一項,其間的復雜無異于新工廠的建設。在法國多年深耕冶金領域,對鋯材有著深入研究的康毅夫指出:“對于核級鋯的工業成型打造來說,研發階段一般需要10~15年,而產品從無到有,完成整個鑒定需要5年左右的時間。”

              這讓當時剛剛走馬上任的CAST公司中法雙方管理人員都感到壓力山大。但很快,這份壓力變成了CAST奮起前行的動力。

              為了盡快拿出合格產品,公司先后完成了生產線設備改造、關鍵設備采購、人員培訓、轉讓技術的消化吸收、質保體系重建等大量工作;根據轉讓方的技術要求,編制了M5TM包殼管制造技術轉讓產品鑒定大綱——2013年初,“萬事具備”的CAST公司啟動了3個鑒定批M5TM包殼管的生產。當年7月,首次降生于本土的M5TM包殼管在國內檢測合格后,即刻送往法國接受嚴苛的“終極”檢測。

              “產品性能檢測結果表明:鑒定批產品性能指標滿足轉讓方法馬通的技術條件要求,產品質量與法馬通在歐洲的鋯管廠生產的產品質量相當。”回憶起當時的情景,伴隨著CAST一路走過的張柯感慨不已,“可以說,每一根管材無不傾注了CAST人的心血、熱忱與期盼,而我們終不負眾望!”

              2013年9月,CAST公司迎來了一個具有重大的里程碑意義的時刻——法馬通向CAST頒發了M5TM包殼管的生產許可證,CAST公司成功受讓M5TM鋯合金包殼管制造技術。中國核燃料組件生產的重要原材料——鋯合金包殼管本土化生產由此拉開了帷幕。

              2014年3月,CAST公司通過中核集團關于M5TM包殼管產品合格性鑒定及合格供應商評價。當年5月,中核建中與CAST公司簽訂了第一份M5TM鋯合金包殼管訂單,2015年11月,CAST公司實現首批M5TM包殼管發運交付,標志著中國核級鋯合金管材本土化生產的目標順利實現。2018年9月,再傳捷報,“華龍一號”首堆燃料包殼管成功交付。如今,“CAST公司M5TM包殼管產品已占據國內約50%市場。”張柯難掩喜色。

              步步精心,產品質量達到世界先進水平

              在CAST生產車間,軋制、脫脂清洗、酸洗、熱處理、矯直、噴砂、拋光、激光打標、無損檢測、精定長、表檢……一支核級鋯合金包殼管的“誕生”,要經過多道復雜工藝精心打造,用現場工作人員的話形容“比打磨珠寶還要精細”。

              “核燃料元件的包殼管質量直接關系到核燃料組件在核電站的安全、穩定運行,所以每個制作加工環節,我們都要確保萬無一失,就連放置管材的瓦楞紙都是一根管子對應一個凹槽,以防止彼此碰撞和摩擦,表檢臺表面鋪設光滑的羊毛制品,以免管子滑動時產生擦痕。”CAST公司工作人員表示。

              無論從核電站安全角度還是市場化角度來看,作為核燃料元件的供應商,高質量的產品和高質量的服務無疑是CAST公司持久發展的生命力,亦是占領市場的唯一砝碼。因此,“產品質量控制是非常重要的環節。”康毅夫強調。

              而放眼CAST公司,其對于產品的“步步精心”,早已“滲透”在公司質量管理的方方面面。

              在體系建設上,公司成立之初,就結合法馬通和國際標準要求,參考中核質量管理流程,對質量安全管理體系進行了全面建設。以“崇尚質量、顧客至上、強化管理、持續創新、追求卓越”為質量方針,嚴格按照IS09001及 HAF003標準,建立質量管理體系,編制了M5TM和Zr-4產品的相關技術文件,組織完成了M5TM包殼管產品的10項工藝鑒定,并于2015年5月通過了SGS公司(SGS是公認的專業、質量和誠信最高標準的全球基準)的質量管理體系認證。

              在日常管理中,實現層層把控。“內部,無論是每天的生產晨會,每周的監督檢查,還是每月的公司質量管理會,我們都會高度關注產品質量問題。對外,公司對技術轉讓方、客戶方做到質量管理流程公開透明,同時,隨時可以接受他們的檢查。”康毅夫說,“另外,我們積極開展質量活動,強化員工的質量意識。”

              除了“高起點、高標準”的質量管控,CAST公司的核安全體系同樣獨樹一幟,這種獨樹一幟并不是為了標新立異,而是“一切為了安全,為安全做到一切”。CAST公司在技術管理上采取了核心技術“工藝負責人”這種“一人負責到底”的方式。這種方式最核心的一點是:“負責人”要根據最新的標準和技術進步對工藝進行“不停步”的改善。通過兩種方式來達成技術的先進性:內部,以一系列的表格,跟蹤處理工藝的生產進程,掌握其間發生的各種變化,形成“大數據”式的糾正措施;外部,時刻保持國內的技術與國外的技術同步更新。

              “CAST是以潘伯夫工廠的技術、裝備和管理方式為基礎建成的M5TM包殼管生產線,因而公司的質量安全管理從成立之初就是高起點。”而隨著這幾年來在質量、安全方面不斷加強完善,使得產品質量更加穩定。現在,“產品質量達到法國產品質量水平。”康毅夫表示。

              但對于CAST公司來說,“我們追求的是要將產品做到更加完美,全力滿足客戶的需求。”張柯說。

              如今,隨著CAST公司“初長成”,公司核心能力正日漸顯現。2017年底,采用CAST公司生產的M5TM包殼管制造的燃料組件在方家山核反應堆內完成一個循環考驗,經出堆驗證,各項指標與法國產品無異。

              良好的業績,無疑為公司開拓市場增添了砝碼。而此次成功為“華龍一號”全球首堆——福建福清核電站5號機組提供首爐核燃料包殼管,實現了我國三代核級鋯合金管材國產化,足見公司產能實力。相信未來,對致力于成為國內核電站各種堆型核燃料供應商的重要合作伙伴和合格供應商的CAST公司來說,開拓之路將愈加寬廣。(胡春玫)

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