近日，记者从中核北方核燃料元件有限公司（简称“中核北方”）了解到，“高温气冷堆核电站示范工程燃料元件生产线工艺优化和自动化改造”项目取得重大进展，实现了年产30万个球形燃料元件的制造能力。
芯球、球坯和元件球
该项目是自治区科技厅支持的自治区科技重大专项，由中核北方核燃料元件有限公司（简称“中核北方”）承担完成，对全球首条具有工业化规模的球形燃料元件生产线建设运行起到了有益的补充，并对推进高温气冷堆燃料元件制造技术和生产线的工程化具有重要意义。
“燃料球制备是指将穿衣后的包覆颗粒与基体石墨粉均匀混合后经压制、低温碳化、车削、高温纯化等工艺制造出成品球形燃料元件的过程。”中核北方副总经理张杰介绍，燃料球在低温碳化过程中，酚醛树脂发生碳化，分解为小分子有机物和树脂炭，由于炭化和气体释放的不均匀，造成炭化后燃料球开裂无法发现的内部缺陷，内部缺陷会导致压碎强度降低，为此燃料球制备调试主要技术难题是减少燃料球的开裂现象，实现作业过程的精准控制，提升燃料球成品率。
张杰介绍，高温气冷堆球形燃料元件主要由二氧化铀为核芯的包覆颗粒及基体石墨粉组成。该项目开展的生产线工艺优化主要是针对二氧化铀核芯颗粒制备、包覆燃料颗粒制备、基体石墨粉制造、燃料球压制和热处理等工艺的优化改进，以实现二氧化铀核芯产品、包覆燃料颗粒产品及燃料球产品合格率的稳步提升。同时，通过包覆颗粒各层厚度快速检测装置、包覆颗粒各层密度自动滴定装置的研制，实现图像采集、精确测量与数据分析、管理、输出一体化的功能，显著提高了检测效率。
据了解，该项目通过开展高温气冷堆球形燃料元件核芯颗粒制备、包覆颗粒制备、燃料球制备及基体石墨粉制备工艺优化改进，在已完成核芯烧结自动上下料、燃料球压制自动上下料和车削自动识别上料等自动化装置改造的基础上，继续进行了包覆区、燃料球成型区和车削区的自动除尘系统设计和改造，以及燃料球全自动化包装装置的设计和改造。自动化改进项目的实施，解决了工程化应用过程中出现的效率、衔接和质量稳定问题，优化工艺流程，全面提升生产线自动化水平，降低人为因素影响，建立稳定的产品生产线，进一步提高了燃料元件制造成品率和生产效率。
这条生产线是国家科技重大专项——高温气冷堆示范项目山东石岛湾核电站的配套工程，年生产能力为30万个球形燃料元件。生产线以清华大学球形燃料元件制造技术作为技术依托，拥有完全自主知识产权，是全球第1条第4代先进核能系统的工业化规模燃料元件生产线。
该项目的成功实施，助力了国家科技重大专项“高温气冷堆核电站示范工程燃料元件生产线建设”项目的建设，并提升了高温气冷堆球形燃料元件制造批量化、规模化技术水平，完善了球形燃料元件制造的工程化能力，为高温气冷堆示范工程的顺利实施和稳定运行提供坚实的物质与技术保障。
（高新技术处）
