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记原子能院加纳微堆高浓铀低浓化改造项目
文章来源:中国核工业报 日期:2017年09月06日

  2017年8月29日晚,载有我国首座海外商用微堆高浓铀燃料的专车顺利运抵北京的中国原子能科学研究院,至此,中核集团加纳微堆低浓化改造项目完美收官。而22年前离开原子能院前往加纳的高浓铀燃料,也完成了它的历史使命,终于“回家”了。

  “这意味着中国完成了自己的承诺。”原子能院副院长刘森林介绍,加纳微堆项目践行了习近平主席在核安全峰会上对国际社会的重要承诺,再次彰显了中国能力和中国责任。该工作所创造的“加纳模式”将为后续他国微堆低浓化改造工作提供有力的技术支撑和宝贵经验。

  加纳模式的首次提出

  2014年,习近平主席在核安全峰会上做出庄严承诺,中国政府将协助加纳政府完成中国供应加纳微堆的低浓化改造。

  2016年,习主席在核安全峰会上表示:“我们愿在‘加纳模式’基础上,本着自愿务实的原则,协助有关国家改造从中国进口的高浓铀微堆。我们还将总结改造高浓铀微堆的多方合作模式,供其他有兴趣的国家参考。”

  这是加纳模式首次正式被提出。

  “加纳微堆低浓化改造项目,由国际原子能机构组织协调,中国、加纳、美国、俄罗斯等国共同合作完成。项目执行过程中,各方各司其职,目标一致,这种多方协作的模式,我认为是加纳模式的核心之一。”刘森林向记者介绍道。

  没有技术支撑微堆不可能“走出去”,更不会获得国际社会的广泛认可。加纳微堆低浓化项目之所以能够形成加纳模式的另外一个关键因素是作为央企一号的中核集团强大的科技创新实力,以及在履行中国作为核大国的国际义务时勇于承诺、敢于担当、技术过硬的优良作风。

  这是使命,是责任,更是中国核工业60多年厚积薄发的自信。

  技术过硬又让人敬佩的队伍

  加纳微堆低浓化项目最关键的两大问题,一是高浓铀转化为低浓铀的核心技术;二是燃料的运输,包括低浓铀燃料由中国运往加纳,高浓铀燃料由加纳运回中国。

  微堆固有安全性极高,结构简单、使用方便、对环境几乎不产生影响,是目前我国出口最多的堆型。然而,微堆所使用的90%高浓铀燃料为其推广带来了风险和阻碍。

  为了遵守核不扩散的国际准则,也为了有利于微堆在国内外推广,2010年9月,原子能院微堆研究团队正式开始进行微堆低浓化工作。微堆低浓化改造存在两大技术难点:一是堆芯设计,二是零功率实验。“堆芯设计是最难的。”原子能院微堆研究室主任李义国告诉记者,“与其他反应堆比较,微堆堆芯尺寸很小,在设计中必须非常准确,才能确保低浓化后能够达到设计要求。”加之低浓铀堆芯的燃料芯体和包壳材料与之前的不同,热工、物理性能等也有较大不同,必须重新进行物理、热工和结构设计。

  微堆零功率实验为第三届核安全峰会上我国政府对外宣布的实施项目。为了加紧完成任务,那年正当春节,当单位其他员工都在享受假期之时,微堆室主要技术人员已着手准备低浓铀装料和调试工作。装料过程中,需要实验员用手在水中添加燃料棒。当时气温还很低,操作人员的手要一直浸在水里,因而始终是通红的。再加上操作后的频繁洗手,几乎每个人手上都裂开了一道道的口子……那些日子里天天如此,一直坚持到实验结束。

  2016年3月,微堆燃料棒铀235富集度从90%降至12.5%,实现了从高浓铀向低浓铀的完美蜕变,原子能院高浓铀微堆顺利完成改造。五年多的时间,回忆起当时的情景,李义国告诉记者:“这支队伍保持了微堆室团队顾大局、能吃苦、技术硬的传统,让人敬佩感动!”而这,只是加纳微堆低浓化工作的开始。

  五天内往返维也纳三次

  2017年5月,加纳微堆低浓化项目国内准备工作全部完成,低浓铀燃料正式启运。燃料运输事关重大,绝不能有半点闪失。这一重任由中核集团也是中国唯一具备核燃料进出口贸易资质的中国原子能工业有限公司和中核清原公司以及原子能院共同配合完成。

  北京与维也纳时差7小时,飞行时间9小时,原子能公司加纳微堆低浓铀运输项目负责人之一李婵五天之内从北京往返维也纳三次。为了确保低浓铀按照约定时间节点运抵加纳,半夜甚至凌晨与美国、维也纳项目团队开会或邮件沟通运输事宜已成为李婵的工作新常态。“我们和纽约的时差是12小时,和欧洲时差是7小时,如果我只在正常工作时间和对方联系的话,第一天就能搞定的事情很可能就要拖到第二天了。”李婵已总结出一套最高效的办公方法。

  只有高压锅大小的低浓铀燃料,燃料容器却重达一百五十多公斤,与之相配套的工具更是多达200多种,每一样都要仔细核对、报关、清点出关,全部报关文件摞起来有四五本汉语辞典那么高,工作繁琐可想而知。而原子能公司出口部燃料运输项目团队在不到一个月的时间里加班加点顺利完成了低浓铀燃料运输的所有工作,包括合同谈判、路线选择、航空公司许可、报关清关文件的准备等等。

  “能够作为重要的一方参与其中,与国际原子能机构及美国能源部团队合作圆满完成这项工作,虽辛苦,但更多的是光荣和自豪。”原子能公司出口部经理王卫东一席话说得充满深情。

  典范的力量

  2017年6月22日低浓铀燃料顺利运抵加纳,原子能院微堆团队驻扎加纳,负责完成低浓铀微堆的各项调试及试验。

  7月,微堆低浓铀堆芯首次达到临界,国际原子能机构项目负责人Andrea先生代表机构发来贺信表示赞赏。

  8月10日当地时间12点27分,加纳微堆低浓铀堆芯实现满功率运行,这意味着中核集团已圆满完成加纳微堆的低浓化改造任务。

  8月29日下午7点10分,加纳微堆高浓铀燃料从一万公里之外的加纳安全运抵它的“诞生地”原子能院。

  圆满的背后,是原子能院微堆团队长期的坚守及核心技术的支持,是每一位参与项目成员心中一刻也不曾忘记的主席的承诺,核大国的担当。

  原子能院反应堆工程技术研究部主任杨红义告诉记者,自加纳微堆出口以来,已经为加纳培养了一批核科技高级人才,为将来加纳发展核电奠定了坚实基础。每一项试验数据、每一次调试结果,我们的研究人员都倾尽全力与对方沟通,直至其能够完全理解并掌握。

  满功率运行见证仪式上,原子能院微堆团队以专业的精神和负责任的态度,赢得了各方赞誉。

  “加纳微堆低浓化工作是国际原子能机构、中国、加纳及美国在微堆低浓化工作领域合作的典范。”加纳原子能委员会董事会主席Kwaku Aning在现场对中国专家提供的技术支持和帮助表示特别感谢。

  “加纳微堆低浓化改造项目进展顺利,是中国作为负责任核大国践行国家承诺、维护世界和平的重要标志。”“中国团队的专业精神和敬业精神,是该项目顺利开展的保证。”在仪式现场,来自加纳、美国、尼日利亚等国专家代表纷纷对中核集团负责任的表现和技术实力表示赞赏。《加纳时报》专版刊登了此次低浓化工作,高度赞赏了中方工作人员从始至终所体现出的“加纳精神”。

  目前,尼日利亚微堆低浓化项目即将启动,在加纳模式的指导下,中核集团会全力开展好尼日利亚微堆低浓化改造工作,继续为全球核不扩散事业贡献中核人的智慧。

  背景链接

  加纳微堆是中国原子能科学研究院于1995年通过国际原子能机构技术合作项目为加纳设计、建造的该国第一座研究堆,采用高浓铀为燃料,其建成为加纳核技术人员的培训等工作发挥了积极作用。

  原型微堆低浓化是在不改变堆芯尺寸的情况下,将高浓铀组件换成低浓铀组件,并满足微堆应用。改造后的原型微堆可以满足原微堆的所有功能,同时固有安全性能更好,燃料使用寿命更长。此次加纳微堆低浓化改造项目主要包括低浓化和高浓铀燃料返还两项工作。(连敏)

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