與“核”打交道的人

中核北方核燃料元件有限公司(以下簡稱“二○二廠”)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市。目前我國大陸有47臺在運核電機組，而為核電站提供核燃料元件的生產(chǎn)廠全國只有兩家，二○二廠就是其中之一。

二○二廠成立于1958年，曾為國家“兩彈一艇”和核電事業(yè)做出過重要貢獻屁蕾，是我國首座核燃料元件廠。現(xiàn)如今队淳，這里已發(fā)展成為中國核燃料元件種類最多躺潘、技術(shù)路線最全的生產(chǎn)供應(yīng)商，擁有重水堆千雏、壓水堆毕亲、AP1000和高溫氣冷堆等多條核電燃料元件生產(chǎn)線。

坐落于包頭市青山區(qū)的二○二廠误目，外界對它的印象是：防護嚴密项蝉、等級森嚴。據(jù)包頭人講，從前白找，當?shù)厝顺鲇趯?ldquo;核”的恐懼和對核燃料元件生產(chǎn)的不了解能真，擔心核輻射，一般都不愿意到二○二廠周邊買房扰柠。

然而粉铐，當我們在盛夏時節(jié)走進廠區(qū)卻發(fā)現(xiàn)，廠區(qū)內(nèi)綠樹掩映耻矮，鮮花盛開秦躯，空氣清新忆谓，核燃料元件生產(chǎn)線設(shè)于一棟棟現(xiàn)代化小樓內(nèi)裆装，更像是一家科研單位。

進入核燃料元件生產(chǎn)車間倡缠，一線工作人員只穿著一件普通工作服哨免。“核燃料元件在制備過程中，就像剛開采出的原煤昙沦，并沒有發(fā)生裂變反應(yīng)琢唾，屬于弱放射性物質(zhì)。”二○二廠壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線負責人楊光宇解釋說：“一張薄薄的紙就能擋住物料釋放的α射線盾饮，沒必要穿輻射防護服采桃。”

盡管如此，為盡可能減少工作人員直接接觸生產(chǎn)物料的次數(shù)档价，生產(chǎn)車間采用自動化流水線脂壁，從原料提純到加工生產(chǎn)出成品，全部由機械設(shè)備完成靡黑。偌大的車間揖帕，只看見兩三個工作人員，實現(xiàn)了安全和效率的最大化帽惠。

記者發(fā)現(xiàn)挎茂，每名生產(chǎn)人員的胸前都佩戴著一個U盤型的配飾。楊光宇說剧鹏，這是他們的“護身符”热轨，叫作輻射計量器。輻射計量器內(nèi)含有特殊晶體盔惑，可以吸收物料所散發(fā)出來的各類射線梨耽，從而確定生產(chǎn)人員所接受的輻射劑量是否超標。

根據(jù)測算刁夺，即使在核燃料元件廠工作一年唾诺，工作人員受到的有效輻射劑量也僅相當于做1次X光透視。一線生產(chǎn)工人開玩笑說：“比起貼滿大理石的豪華裝修房，生產(chǎn)車間內(nèi)的輻射量要低得多垢夹。”

核燃料元件廠排向環(huán)境中的放射性物質(zhì)更少溢吻，輻射劑量僅為0.01m Sv(毫希弗，輻射單位)果元，相當于每人每年所受天然輻射量的0.24%促王，基本可以忽略不計。“二○二廠全部采用密閉廠房而晒，而且是負壓設(shè)計蝇狼，只能讓外部空氣進，廠房內(nèi)的空氣卻出不去倡怎。”楊光宇說迅耘。

由于安全性高、核輻射低监署，核燃料元件廠不會影響人們在其周邊生活颤专，德國、法國钠乏、荷蘭的核燃料元件廠都在市區(qū)內(nèi)衙猾，二○二廠也位于包頭市青山區(qū)。近年來诽祠，隨著人們對“核”和平應(yīng)用的進一步了解斧与，二○二廠已不再是居民購房的“禁區(qū)”，周邊居民樓林立秧诊，學校筋劣、醫(yī)院、商業(yè)街等一應(yīng)俱全担灭，廣場上有跳舞的贿册、打牌的、遛狗的寓综，充滿了生活氣息睦忘。

徒手能拿的“核煤球”

“把核電站比作一臺鍋爐，核燃料元件就像‘蜂窩煤’耿堕，我們廠就是生產(chǎn)‘蜂窩煤’的砖啄。” 二○二廠黨委副書記常甲辰說，二○二廠擁有各種堆型的核燃料元件制造能力味廊，能為核電站供應(yīng)多種“蜂窩煤”蒸甜。

核燃料球是“蜂窩煤”中最特殊的一種。這種在二○二廠的高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)車間生產(chǎn)出的新型核燃料元件余佛，不同于以往的柱狀造型柠新，而是一種黑乎乎的圓形球體窍荧。

二○二廠高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線負責人劉逸波介紹，這條高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線恨憎，是全球第一條具有第四代核技術(shù)特征的工業(yè)化規(guī)模燃料元件生產(chǎn)線蕊退，承載了清華大學30多年的研究成果，具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)憔恳。該生產(chǎn)線于2016年8月正式生產(chǎn)瓤荔，年產(chǎn)30萬個核燃料球。

劉逸波展示著手中的核燃料球說钥组，這種核燃料元件的輻射量很小输硝，是很安全的。“一顆臺球大小的燃料球程梦，直徑6cm点把，重量200克，內(nèi)含7g核燃料绵颅，個頭不大曹胚，但能量巨大玲禾。”他介紹說忙体，一顆核燃料球完全反應(yīng)釋放的能量相當于1.5噸標準煤，四顆這樣的“核煤球”就夠一個三口之家的冬季取暖了盏掉。

劉逸波介紹怨级，每個核燃料球內(nèi)，有大約12000個圓珠筆尖大小的顆粒毙向，這就是整個元件最核心的部分——二氧化鈾核芯钮核。為了阻止裂變產(chǎn)物的泄露，每個二氧化鈾顆粒身上有4層包覆材料形负，最內(nèi)層是疏松熱解碳層新掸，負責吸收氣態(tài)的核反應(yīng)產(chǎn)物和緩解應(yīng)力，其外有兩層致密熱解碳層和一層碳化硅層瞒礼。

這是目前最先進的包覆方式教九。劉逸波說：“相當于給內(nèi)部核燃料及產(chǎn)物穿上陶瓷‘鎧甲’，使得核燃料球能夠在1800℃芯勘、450個小時的連續(xù)高溫考驗下箱靴，保持完好，無破損荷愕，有效防止放射性物質(zhì)泄漏衡怀。”

最終包覆顆粒的粒徑達到0.92mm。接下來安疗，是把無數(shù)的微小顆粒壓制成燃料球抛杨。但直接壓制够委，容易造成顆粒破裂，因此怖现，壓制前要給顆粒“穿衣”慨绳，即包裹上一層石墨粉。記者看到真竖，“穿衣”的過程就像滾元宵脐雪，包覆顆粒在容器內(nèi)反復(fù)翻動，直至在表面均勻地包裹一定厚度的石墨粉恢共。

“穿衣”后的包覆顆粒和基體石墨粉被注入模具战秋，經(jīng)過預(yù)壓成為直徑5cm的芯球。之后柴炉，其外要再包裹一層5mm厚的石墨球殼辟堡，最終成形為直徑6cm的燃料球。這層石墨球殼被稱作“無燃料區(qū)”青竹，是阻止核芯放射性物質(zhì)泄漏的又一道屏障触晃。

經(jīng)過一系列工藝加工，核燃料球可以經(jīng)受4米高度跌落1800多次俱报，遠大于50次的技術(shù)指標要求皂计，保證了內(nèi)部核燃料的可靠密封。

截至目前哼狰，二○二廠已生產(chǎn)出60多萬個合格的球形核燃料元件辉九。劉逸波表示，這些核燃料球?qū)⑺偷轿挥谏綎|省的榮成石島灣核電站高溫氣冷堆示范工程痊追，它是全球首座工業(yè)示范第四代核電站祷书，預(yù)計今年建成投產(chǎn)。