今年全國兩會政府工作報告首次提出「堅決打好藍天保衛戰」，在最終發布的修改稿中，專門增加了「安全高效發展核電」的字句。
此前，按照「十三五」規劃《綱要》部署，到2020年，我國核電運行裝機容量達到5800萬千瓦，在建達到3000萬千瓦以上，機組總數將位列世界第二。
這意味著，基於當前我國能源結構清潔化和大氣治理的迫切需求，「加強核燃料保障體系建設」已經成為我國能源戰略的基礎性重大課題之一。特別是核燃料作為核電站的動力源泉、確保核電站安全運行的第一道屏障，具體生產情況怎樣？質量是否過關？能否滿足未來核電發展的需要？如何保障用過的核燃料的長期安全？
日前，《瞭望》新聞周刊記者實地走訪了中核北方核燃料元件有限公司（以下簡稱中核北方）的核燃料生產一線。
從「拿來主義」邁向「引領世界」中國的核燃料研發早在上個世紀60年代就已開始，幾乎與核工業發展同步，然而僅限於軍工領域。在民用核燃料方面，在運核電機組中，除了中核集團的秦山核電一期核燃料元件是自主研發生產之外，其他都是引進消化吸收國外技術。
然而，「拿來」雖實用，「走出去」卻行不通。中國若要實現從核電大國到核電強國的轉變，沒有自主核電技術不行，自主核電技術不能為世界所用也不行。核燃料元件作為核電站的核心組成部分，僅僅停留在「拿來」的水平，無疑將成為中國自主核電技術研發和出口的「瓶頸」。特別是在「華龍一號」、CAP1400等自主三代核電技術研發取得突破之後，中國自主核燃料元件研發顯得更為迫切。
中核集團作為核工業的領頭羊，擁有國家核燃料加工產業專營權，不僅是核燃料產業發展的親歷者，更是推動者。國內南北兩大核電「糧倉」均屬中核集團麾下。其中，北方「糧倉」——中核北方始建於1958年，是我國最早，也是當前國內走在最前列、技術路線最全的核燃料科研生產基地，承載著自主先進核燃料研發攻堅的使命。
作為元老級的核燃料企業，從2000年開始涉足民用核燃料領域至今，通過全盤引進、消化吸收、本土化改造，再到自主創新，中核北方已相繼建成了重水堆燃料元件生產線、具有自主智慧財產權的世界首條具有四代核電特徵的高溫氣冷堆燃料元件生產線、AP1000燃料元件生產線，成功生產出CAP1400燃料定型組件……僅十幾年時間，中核北方就已實現核燃料生產從「拿來」向「引領」的蛻變。
除此之外，據中核集團相關負責人向《瞭望》新聞周刊記者介紹，未來將應用於「華龍一號」核電工程的我國自主產權的CF2、CF3燃料組件，也將於2017年陸續實現工業化應用，能夠滿足國內和國外開工建設的「華龍一號」工程的燃料需求。
《瞭望》新聞周刊記者了解到，目前，我國已掌握世界上主要壓水堆、重水堆等核燃料組件的生產製造技術，可全面滿足我國核電發展和「走出去」需求。作為在運、在建機組總量位居全球前三甲的核電大國，我國核電的「糧食」生產已躋身世界先進行列。
世界最高等級的「安全生產」先進技術縱然能夠保證核電「糧食」的供給充足，但對於普通民眾而言，最關心的永遠是核電站的安全性。那麼，中國核燃料產業在高速發展的同時，如何確保核電站的「糧食安全」？
走進中核北方的核燃料元件生產一線，在偌大的重水堆核燃料元件生產車間，《瞭望》新聞周刊記者所遇工作人員寥寥可數，車床中間的通道上，只見一個個黃色的AGV小車（Automated Guided Vehicle，自動導航車）一刻不停地穿梭忙碌搬運燃料。當本刊記者擋住這些「小黃人」的去路時，其自身固有的避障探測系統會第一時間發現，使得它們在勞動之餘，還懂得禮貌讓路。除此之外，它們還具備自動充電功能，「累了」就會回到充電器旁乖乖給自己加滿能量。
據中核北方總經理助理、重水堆核燃料元件廠廠長張杰為《瞭望》新聞周刊記者介紹，重水堆核燃料元件生產線包括上料、轉運、加工、下料等多個步驟，原來大部分由人工操作，佔用人員多不說，效率也不高，容易出錯，現在這些任務都由各類機器人承擔了。AGV小車這樣的搬運機器人只是車間裡眾多機器人的一種。
「重水堆核燃料元件的生產實現自動化後，不僅精簡了工作人員數量，還優化了人員結構。現在的一線的工作人員，已由原來的手工勞動者，變成了生產過程監督者。」張杰說，「目前全廠儲備了自動化、機電一體化、設計、軟體編程等專業的技術人員30餘名。」
《瞭望》新聞周刊記者在車間的控制室看到，自動化的操縱監控系統，將生產環節的各個角落都集成在電子屏幕上，工作人員坐在電腦臺前，就可以監測到車間的實時生產情況，第一時間通過電腦操作控制生產流程。
除此之外，在核燃料生產領域，3D列印等智能製造技術也正被引入應用。2016年1月，中核北方在國內首次成功運用3D列印技術列印出CAP1400自主化燃料組件管座。應用3D列印技術可以明顯提高核燃料元件生產效率，縮短生產時間。
「例如，防異物板一類零件採用常規加工方式時，最快也需要2～3小時的加工時間，但是按目前5kg/h的3D列印效率計算，該零件理論加工用時僅需10分鐘左右。」中核建中核燃料元件有限公司七車間副主任何俊傑向《瞭望》新聞周刊記者表示。
整套智能化生產，一方面保障了我國核燃料產業在高速發展的同時仍能保證產品的高質量；另一方面，也保證了核電站運行安全。我國目前燃料元件破損率小於千分之二點五。
「按照國際標準，核燃料元件產品質量指標是堆內破損率低於萬分之三。目前我們壓水堆和重水堆燃料元件的堆內破損率遠遠優於國際標準。」中國核燃料有限公司總經理馬文軍為《瞭望》新聞周刊記者介紹說，中國與加拿大、韓國、阿根廷、羅馬尼亞等重水堆國家相比較，破損率最低，僅為萬分之零點一六。
就核燃料廠本身的安全性而言，據專家介紹，核燃料中僅存在天然放射性核素，不存在人工放射性核素，放射水平比較低，職業照射風險小。從國際經驗看，核燃料廠在生產過程中可能發生六氟化鈾洩漏事故，但發生概率極低。由於核燃料中鈾－235含量不超過5%（遠低於原子彈要求鈾－235含量90%的水平），幾乎不可能發生核臨界事故。
環保部相關負責人也向《瞭望》新聞周刊記者表示，30多年來，我國核能與核技術利用事業始終保持良好安全業績，核電安全達到國際先進水平，研究堆和核燃料循環設施保持良好安全記錄，放射源輻射事故發生率不斷降低。
進軍全球核燃料安全生產一流技術採訪中，《瞭望》新聞周刊記者聽到最多的話就是，「保證核電站安全運行，無論多用心都不為過。」
比如，在國家能源局印發的《能源技術創新「十三五」規劃》中，為進一步確保核電站的「生產安全」，研製事故容錯燃料元件（Accident Tolerant Fuel，簡稱ATF），研製性能優於M5、ZIRLO合金的新鋯合金包殼材料，已被正式納入其中。
據專家介紹，核燃料元件本身能夠作為核電站第一道安全屏障，基於核燃料的陶瓷芯塊和芯塊外面包裹的鋯合金包殼。陶瓷芯塊的堅固固體形態，具有良好的固有安全性，可防止放射性物質外洩。鋯合金是迄今為止抗腐蝕、耐高溫、耐磨損性能最好的金屬，能夠有效阻擋核反應氣體洩漏和核燃料熔化物外洩。
相比傳統核燃料，ATF能夠在較長時間內抵抗嚴重事故工況。性能優於現有鋯合金材質的新型鋯合金材料，必將進一步提高核燃料自身的安全性能。根據規劃，「十三五」期間，ATF應完成可行性驗證及初步設計，適時啟動材料堆外性能測試、堆內輻照考驗；同時在第一代ATF反饋基礎上，積極優化革新型第二代ATF燃料新材料選型論證及關鍵技術研究。近日，本刊記者從中核集團獲悉，2017年ATF研發項目將進入實質性研發階段。
此外，談及核燃料的安全，除了生產段和消費段，核循環後段也是關鍵一環。近期陸續公布的重磅規劃及相關文件表明，採用核循環方式對乏燃料（使用過的核燃料，仍具有較強的輻射性）進行後處理與再循環再利用，可以大大提高核能資源利用率，減小高水平放射性廢物體積，或為下一步行業發力重點。
這也是目前國內核燃料產業鏈相對薄弱的環節。業內預計，到2020年，我國乏燃料累計儲量將達到7700噸。
據環保部相關負責人向《瞭望》新聞周刊記者介紹，我國歷來重視核電廠乏燃料的長期安全。為了充分利用裂變材料資源，確立了乏燃料後處理的閉式核燃料循環政策，並設立了專門的乏燃料基金，保障乏燃料後處理經費，積極推進乏燃料後處理技術研究、開發並取得突破。動力堆乏燃料後處理中試廠已經熱試，200噸乏燃料後處理示範廠正在設計中。
在商用乏燃料後處理廠建設方面，為了彌補技術不足，我國企業正在積極考慮藉助國際力量。中核集團2014年與核燃料循環後段領軍企業——法國阿海琺集團籤署「後處理/再循環長期合作諒解備忘錄」，計劃與法國合作建設一座具備每年800噸乏燃料後處理能力的核循環廠，計劃2030年投產。今年2月21日，中法兩方籤署相關協議，意味著我國距離這一計劃的實現更進一步。
環保部相關負責人表示，總體而言，我國核電廠乏燃料貯存安全、穩定，但是部分核電廠乏燃料在堆貯存能力緊張，外運需求急迫。為此，國務院近日批覆的《核安全與放射性汙染防治「十三五」規劃及2025年遠景目標》明確提出，「十三五」時期編制和發布核電廠乏燃料處置規劃，推進乏燃料貯存和處理。積極推動大型商用後處理廠選址和建設，緩解核電廠乏燃料在堆貯存壓力。
（原標題：瞭望｜揭秘中國核燃料安全生產）
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