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中国能源报 2013年07月01日 星期一

我国铀浓缩技术完全实现自主化

——探访中核集团兰州铀浓缩基地

本报记者 贾科华 《 中国能源报 》( 2013年07月01日   第 21 版)

  6月21日,中核集团在兰州铀浓缩基地宣布,经过多年研制,我国核工业关键技术——铀浓缩技术完全实现自主化,并成功实现工业化应用,达到了国际先进水平,为我国铀浓缩产业参与国际竞争奠定了技术基础。这对保障国家能源安全和我国核电可持续发展有重大的战略意义,标志着我国成为继俄罗斯等少数国家之后,自主掌握铀浓缩技术并成功实现工业化应用的国家。

  任务:生产浓缩铀

  植被覆盖稀少,山呈黄色;有泥沙掺杂,河呈黄色,这里是甘肃省兰州市。穿过大西北的层层苍凉山峦,黄河在这里转了一个弯,形成山脚下一小片冲积平原,中核集团兰州铀浓缩有限公司(以下简称“兰铀公司”)就坐落在这里。此前该公司更为人所熟知的名字是“国营504厂”。

  “企业在1958年建厂,是由时任中共中央总书记邓小平亲自选定的厂址。”兰铀公司总经理朱纪说,“兰铀公司是国内最早的核工业基地,也是国内最早建设的浓缩铀生产厂。”

  “兰铀公司的主要生产任务,就是生产浓缩铀。主要目的就是将天然铀中可裂变的核素铀235从天然铀中的0.7%,浓缩到核能所使用的浓度。”据朱纪介绍,兰铀公司作为重要的核燃料生产基地,已为我国第一颗原子弹、第一颗氢弹、第一艘核潜艇、第一座核电站,提供了合格的装料。

  成果:完全实现自主化

  夏至前后的兰州,本该是高温炙烤,但因持续多天的降雨,气温下降到只有15摄氏度左右,但兰州铀浓缩基地部分厂区首次对外界开放,让记者们充满热情。

  走进兰铀公司,生产区遍布白色厂房,外围是群山簇拥、黄河环绕;而居住生活区,包括食堂、宿舍、工人俱乐部广场等,从风格上可以看出是改革开放之前的建筑,有的已显沧桑。据介绍,从1958年建厂至今的55年中,很多人一生都在这样的条件下为我国铀浓缩事业而工作。

  据了解,铀浓缩是铀资源利用产业链的关键环节,其方法分为电磁法、热扩散法、气体扩散法和气体离心法。“此前我国采用扩散法,而目前主要采用离心法。”中核集团总工程师雷增光介绍,“离心法的耗电量相当于扩散法的1/25,总成本降低一半,所以要淘汰扩散法而采用离心法。”

  据介绍,铀浓缩离心机技术是利用高速旋转离心机中很强的离心力场,来实现铀-235和铀-238的分离,是核电站用核燃料生产的关键技术,是衡量国家核技术水平的重要标志。

  中核集团科技与信息化部科技处处长刘仲华表示:“离心机工业化是一项要求非常高、技术难度很大的多学科‘高精尖’技术。”首先,离心机为了达到分离铀-235和铀-238,必须保证有较高转速,一般来讲离心机运行转速高达每分钟几万转到十几万转,在这一转速条件下,对材料的强度极限提出很高要求;其次,离心机需要长期工作,在接近材料极限强度下连续运行十年以上,中间不停机无检修,对机器的可靠性也有很高要求;再次,离心机不是一台机器在工作,而是大量机器集群化工作,这个庞大的群体需要极高的一致性,如果一致性达不到要求,其效率将下降很多,为了达到一致性,就需要高超的加工、制造离心机工艺;另外,离心机的工作介质为气态六氟化铀,这种气体具有强腐蚀性,所以对于材料的防腐蚀性要求非常高。

  “通过以上几个特点,可以看出离心机要求具有很高的防腐蚀性、可靠性、一致性和良好的经济性,这对离心机材料、结构设计、加工工艺、装配技术、试验技术等都提出了很苛刻的要求,工业化过程还必须经过不同装机规模的、长时间的试验考核。”刘仲华说。

  据雷增光介绍,在发展核电的同时,中核集团开始工业应用型离心机初步研制和探索工作,先后开展了多种离心机的研制工作。艰苦努力多年后,科研人员成功攻克了研制中的众多技术难关,完成了研制任务并装配铀浓缩工厂,实现了离心机的工业化应用,多项技术指标达到国际先进水平。而且,形成了离心机研发制造,离心工程设计、建造和运行的完整的铀浓缩研发和产业体系,现有装备能力满足目前国内核电装机的需求,且技术水平和装备制造能力可以保障和满足国内核电发展的需要。

  目标:世界一流

  对照55年前的厂址黑白照片,如今山上依然树木稀少,黄河河道也依然那样蜿蜒,只是山脚下多了一些厂房。这里的变化或许不大,但外送出的浓缩铀却让外面的世界发生了巨大变化。

  “企业在历史上为国防建设和国民经济建设,都做出了历史性贡献。随着近年来国家对包括核电在内的清洁能源的重视,核电进入快速发展阶段,这为核燃料的发展带来了机遇。”朱纪说。他表示,兰铀公司今后的发展目标是成为世界一流的核燃料基地,而目前已经具备了与国际市场同行业企业竞争的能力。

  据了解,中核集团将在保障和满足国内核电发展需要的基础上,逐步扩大国外市场,使我国核燃料产业成为面向两个市场,具有国际竞争力的产业。

  另外,通过离心机的研制及工业化应用,中核集团已形成了完整、系统的研发和工业体系,具备了自主研发多种离心机的科研与产业化能力,为下一步的发展奠定了技术和人才基础。据雷增光介绍,目前中核集团正在开展新一代更先进、更经济的离心机研制,并在关键技术研究上取得了重要进展。新一代离心机的研制和工业化将进一步提高我国在国际铀浓缩领域的地位和竞争力。

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