核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白 可滿足世界近半需求
2012-06-21
核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
產(chǎn)能可滿足世界近半核電站需求
圖為國(guó)核維科鋯鉿分離車(chē)間 朱學(xué)蕊/攝
6月8日，國(guó)家核電技術(shù)公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家核電”）與美國(guó)西屋電氣公司（以下簡(jiǎn)稱“西屋公司”）合資建設(shè)的國(guó)核維科鋯鉿有限公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)核維科”）核級(jí)海綿鋯項(xiàng)目生產(chǎn)線在江蘇南通正式投產(chǎn)。至此，作為我國(guó)核電站關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)空白得以填補(bǔ)，并將結(jié)束長(zhǎng)期依賴進(jìn)口、受制于人的歷史。
記者從國(guó)核維科了解到，上述項(xiàng)目一期總投資6.1億元人民幣，主要研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售各種核級(jí)海綿鋯、工業(yè)級(jí)海綿鋯、氧化鋯以及相關(guān)副產(chǎn)品，將實(shí)現(xiàn)核級(jí)海綿鋯年產(chǎn)能1500噸。工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)能為2000噸，并可根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)，最終可達(dá)到年產(chǎn)4000噸的產(chǎn)能。核級(jí)海綿鋯項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，將為美國(guó)這個(gè)世界上最大的核級(jí)海綿鋯存量市場(chǎng)和中國(guó)這一發(fā)展最快的增量市場(chǎng)提供產(chǎn)品，并滿足世界近一半的核電站對(duì)核級(jí)海綿鋯的需求（目前世界總需求量約4500噸/年）。
相關(guān)資料顯示，核級(jí)鋯材是核電站不可或缺的重要材料，核級(jí)海綿鋯是核級(jí)鋯材產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分，是國(guó)家重要的戰(zhàn)略性物資。
據(jù)了解，核燃料元件是由一定數(shù)量的核燃料棒集成的組件，核燃料棒的包殼鋯管由優(yōu)質(zhì)的鋯合金材料制造，這種鋯合金具有很好的密封性和在運(yùn)行條件下長(zhǎng)期封存裂變產(chǎn)物的能力，被稱為核電站運(yùn)行的第一道安全屏障。國(guó)核維科生產(chǎn)的核級(jí)海綿鋯就是制造核燃料元件所必需的核級(jí)鋯合金材料的重要原料。
記者了解到，與普通工業(yè)鋯材不同的是，核級(jí)海綿鋯的生產(chǎn)需要完成鋯鉿分離、高溫氯化、克勞爾還原、蒸餾精整等一系列復(fù)雜的工藝流程。而且，核級(jí)鋯材是專(zhuān)門(mén)針對(duì)反應(yīng)堆苛刻要求的特殊鋯合金，在合金成分、加工工藝、金屬組織結(jié)構(gòu)、材料性能、尺寸精度等方面都有特別的要求，生產(chǎn)過(guò)程也要復(fù)雜得多。
數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電站反應(yīng)堆堆芯首次裝料的核燃料元件制造約需各種核級(jí)鋯材30噸左右。按目前高燃耗換料模式每臺(tái)反應(yīng)堆每次換料需要大約8噸核級(jí)鋯材。中國(guó)自上世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展核電至今，核電站所必需的核級(jí)海綿鋯一直依賴進(jìn)口，成為我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，是制約我國(guó)核電規(guī)模化、自主化發(fā)展的重要“瓶頸”之一。
2007年7月24日，國(guó)家核電與美國(guó)西屋聯(lián)合體簽署了第三代核電技術(shù)轉(zhuǎn)讓及核島設(shè)備采購(gòu)合同，這是中美兩國(guó)最大的能源科技合作項(xiàng)目，其中，核級(jí)鋯材制造是一項(xiàng)重要技轉(zhuǎn)內(nèi)容。2009年6月30日，國(guó)家核電所屬國(guó)核寶鈦鋯業(yè)股份公司與美國(guó)西屋電氣英國(guó)控股有限公司共同出資組建的國(guó)核維科鋯鉿有限公司在江蘇省南通市注冊(cè)成立，注冊(cè)資本金2.1億元人民幣。
業(yè)內(nèi)人士表示，國(guó)產(chǎn)核級(jí)海綿鋯的投產(chǎn)將完善我國(guó)核級(jí)鋯材產(chǎn)業(yè)體系，這是我國(guó)推進(jìn)核電自主化發(fā)展的重要舉措，將徹底改變和突破我國(guó)核級(jí)鋯材全部依賴進(jìn)口的局面與瓶頸，為中國(guó)核電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障國(guó)家能源安全提供重要支撐。
鏈接
金屬鋯 （Zr） 是一種銀灰色稀有金屬，其在地殼中的含量約為0.025%， 超過(guò)鎳、 鋅、 銅、錫、 鉛和鈷等。 具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的礦物是鋯英石和斜鋯石， 世界上儲(chǔ)量較多的是澳大利亞、 美國(guó)和俄羅斯等國(guó)， 我國(guó)國(guó)內(nèi)砂礦主要分布在東南沿海， 巖礦主要分布在內(nèi)蒙古。
鋯的熔點(diǎn)較高（1852攝氏度），并具有較高溫度下在多種介質(zhì)中良好的耐蝕性。而且，鋯具有很小的熱中子俘獲截面， 能夠保證原子能反應(yīng)堆中有足夠的熱中子數(shù)量以維持核裂變反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。純鋯對(duì)熱中子的俘獲截面只有0.18x10-28m2， 遠(yuǎn)低于鐵、 鎳等金屬材料；鋯的散射截面為8.0x10-2m2， 即使是在反應(yīng)堆中經(jīng)過(guò)照射后， 也具有較低的放射性。加之優(yōu)異的壓力加工和機(jī)械加工性能，鋯成為了核反應(yīng)堆最重要的結(jié)構(gòu)材料之一。
用于核反應(yīng)堆的鋯材料必須嚴(yán)格控制金屬鉿(Hf)的含量， 因?yàn)殇喤c鉿通常共生， 而鉿又具有特別大的熱中子俘獲截面。因此， 在生產(chǎn)核級(jí)海綿鋯時(shí)， 必須進(jìn)行鋯、 鉿分離， 將海綿鋯中鉿的含量降至0.01%以下。（記者 朱學(xué)蕊）
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