4月中旬，从四川宜宾的中核建中核燃料元件有限公司核燃料元件生产线，到陕西西安西部新锆的锆合金管材车间，中国证券报记者沿着中国核燃料自主创新的全链条实地走访。洁净厂房内，机械臂精准穿引、芯块入管，与科研人员攻克产业难题、打通核燃料产业链堵点的奋斗故事交织，从受制于人到自主可控、从单点突破到全链崛起，中国核燃料突围图景在西南腹地与关中平原徐徐展开。
● 本报记者 刘杨
聚力攻坚核燃料
如果把核电站比作一座能源工厂，核燃料组件就是工厂里不停做功的“心脏”，藏在反应堆深处，是能量的源泉，更是安全的第一道屏障。核燃料，被业界形象地称为核电站的“粮食”，其自主可控与否，直接关系核电安全、能源安全。很长一段时间里，这颗关键的“芯”、这碗重要的“粮食”，曾是我国核电走向世界的一道隐忧——不仅核燃料组件缺乏自主知识产权，核心材料锆合金包壳更长期依赖进口，宛如被“扼住了咽喉”。
四川宜宾，中核建中的核燃料组件生产车间恒温恒湿、一尘不染。明亮的灯光下，数台高精度机械臂正以毫米级精度完成燃料棒组装：灵巧的机械爪稳稳抓起一根长约4米、直径不足1厘米的N36锆合金包壳管，精准定位、平稳送入工位；随后，另一组机械手将磨削完成后的二氧化铀芯块，一枚枚匀速填入管内，如同穿针引线般精准无误；最后，机械手将组装好的燃料棒穿过格架骨架，清脆的卡扣声响起，一组CF3核燃料组件就此制造完成。
“制造核燃料组件就像‘包饺子’，二氧化铀陶瓷芯块是‘馅儿’，N36锆合金管是‘皮儿’，我们把一个个核燃料‘馅料’精心包裹起来，每一步都要精准细致，确保安全可控。”中核建中副总经理那保国形象地对记者说，“每一根燃料棒、每一组组件，都要经过上百道工序、全程可追溯，容不得半分偏差。这里的机械手，定位精度控制在0.01毫米以内，芯块装填、端塞焊接、无损检测全流程自动化，把人为误差降到最低，守住核安全的第一道关口。”
记者来到我国自主三代核电燃料CF系列的规模化生产现场。CF，即China Fuel（中国燃料），是我国自主研发、拥有完全知识产权的三代核电燃料。2010年前，我国除秦山一期外，尚无自主核电燃料品牌，一个现实难题曾摆在“华龙一号”出海的路上：要出口，却没有具备自主知识产权的核燃料组件。
如今，CF3燃料组件已拥有完全自主知识产权，6项核心指标国际领先、3项达国际先进，已成为华龙一号的“心脏”。“核燃料组件是反应堆的能量之源，也是核电产业链最核心的环节，研发要闯过设计、材料、制造、试验、辐照考验全流程难关，周期长、风险高，是真正的战略高地。”中核集团首席科学家、CF燃料总设计师焦拥军在车间现场对记者说，“从2010年启动CF系列专项，到CF2先导组件入堆、CF3实现批量化制造，我们用10年走完了从图纸到堆内验证的全过程，把核电‘粮食’牢牢攥在了自己手里。”
N36锆合金突围破垄断
从宜宾向东向北，跨越千里，记者抵达西安西部新锆的生产基地——这里是CF燃料“铠甲”N36锆合金的诞生地。车间里，银亮的锆合金铸锭经过均匀化熔炼、高温挤压、多道次精密轧制，最终变成壁厚偏差控制在“发丝级”的精密管材，为燃料棒提供耐高温、抗腐蚀、低中子吸收的安全屏障。
突围的第一步，便是攻克这层“铠甲”。“锆合金是核燃料的‘铠甲’，过去长期被国外垄断，我们连配方、工艺都摸不透。”西部新锆总经理周军告诉记者，“N36研发最难的，是把熔点相差超1500℃的锆、铌、锡等元素熔得均匀，就像在烈火中揉面，上千次试验才找到最优配比；从实验室到产业化，我们攻克了挤压、轧制、酸洗等一系列关键工艺，2018年首批管材交付，用时仅为国际同行的三分之一，跑出了‘新锆速度’。”
核燃料自主，从来不是一家单位的孤军奋战。中国核动力研究设计院设计研发、西部新锆攻坚材料、中核建中负责制造、核电企业参与堆内验证，中核集团统筹全产业链协同，从成都到宜宾、从西安到全国，科研团队连夜碰头、跨区域攻关。“没有产业链的紧密协同，就没有N36的今天。”周军格外感慨，“中国原子能、西北有色院以股份制改革激活西部新锆，技术骨干持股激发创新活力；建立包容试错的科研环境，给科研人员放手攻关的空间；全链条执行最严格的核质保体系，每一根管材都全程可追溯、可监督。”如今，我国核燃料千吨级产能稳步提升，完全有能力保障国内核电建设与海外项目出口需求，一条自主可控、安全高效的核燃料全产业链已经成型。
技术外溢育新局
站在“十五五”开局的新起点，中国核燃料产业正从“自主可控”迈向“领跑争先”。在研发实验室，CF先进燃料组件迭代升级同步推进，对接“华龙一号”2.0等新一代堆型，始终保持技术与堆型同频共振；在生产一线，智能化、数字化持续升级，为更大规模应用筑牢根基。
更令人振奋的是，核燃料技术的突破正在向外溢出。记者从西部新锆了解到，N36锆合金的挤压、精密轧制等核级工艺，已成功应用于航空航天钛合金管材、大飞机型材等高端制造领域，以核工业的极致标准，带动特种材料产业整体升级，为现代产业体系自主可控添砖加瓦。
“全球核燃料竞争日趋激烈，高燃耗、耐事故、智能化是三大方向，我们已经与国际先进同行站在同一起跑线，部分指标实现领跑。”焦拥军展望未来，“下一步，我们要加快CF系列推广应用，在更大规模运行中验证成熟度、推动迭代升级；同时补齐关键试验设施短板，持续满足绝对安全的超高性能要求，让中国燃料获得全球更多认可。”
挑战同样清晰：一是满足绝对安全的超高性能要求；二是加快产品应用推广，扩大市场规模；三是补齐关键试验设施短板，这些都是“十五五”期间的重点突破方向。
从受制于人到自主可控，从单点突破到全链崛起，中国核燃料交出了一份硬核答卷。一根根燃料棒里，不仅藏着反应堆的能量之源，更承载着中国从核电大国迈向核电强国的坚定梦想。面向未来，这支队伍将继续以创新为笔、以实干为墨，筑牢核电高质量发展的“芯”支撑，守住核电“粮食安全”，书写能源强国建设的新篇章。
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