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临界热流密度试验是堆外试验的重中之重。该试验的目的就是要筛选出热工性能优良的格架,得到燃料组件的临界热流密度关系式,找出安全临界值。为此,核动力院成立了热工性能研发攻关组,在对大量试验数据和各种信息重新梳理研究的基础上,全力研发新型格架。而经试验表明,CF3的热工性能优于国外同等核燃料组件。
堆内试验是核燃料研发的最后环节。只有通过池边检查测试和热室检查的相关数据,才能对CF系列燃料组件性能做出最终评价的依据。
堆内辐照成本高,具有一定的风险性,试验数据在国际上都比较缺乏。因此,“工作人员不仅要在短时间内了解设备的性能指标,熟练操作,掌握分析方法,更要做到‘精通’。”核动力院一所党委书记伍晓勇说。
“现在,核动力院的辐照后检测分析手段可以说是国内最先进、最完整的,拥有的检测数据最为丰富。”伍晓勇说,“同时,我们具备了研发设计池边检查设备的能力。目前已完成设备设计图。它不仅可以应用在新产品的研发上,也可以应用在核电厂运行监测中,以提高电厂的安全性和经济性。”。
“CF项目创造了多个第一次,每一个环节都有重大技术突破,最终形成了完善的核燃料研发体系。”焦拥军表示。
“司空见惯”的常态
2016年初,正值腊月二十七,核动力院一所张显鹏在秦山核电二期2号机组燃料厂房内,正对出堆的CF3先导组件进行池边检查。他已经没吃没喝连续工作近20个小时。密闭、狭窄的核岛空间,长时间的高强度作业让他已显露疲惫,但为了检测数据连贯完整精确,他还是坚持着完成了所负责环节的最后一个数据的检测。
紧张的核电站大修让CF系列池边检查的时间窗口只有10天时间。而自2013年N36特征化组件池边检查开始,每年都会增加新的检查任务。时间短暂,工作量不断累加。为了顺利检测出相关数据,2015年,核动力一所成立了青年突击队,实施24小时检测。
“可以说,池边检查处于高度紧张的状态。一个完整的班下来需要10个小时。加上相关工作,每天工作人员休息时间很有限。”
2012年3月4日凌晨2点,核动力院堆外实验组的一群30岁左右的博士们与张显鹏有着同样的紧张忙碌,他们正聚精会神地开展着实验。
堆外试验的周期长,CF系列的堆外试验经历了三四年的时间,临界热密度试验更是每次都要做到凌晨。“为攻克临界热密度试验,这群博士们除了吃饭睡觉,几乎全都泡在实验室计算、分析、验证。试验成功的那一刻,很多年轻人都哭了,因为他们付出了太多。”
而在CF系列的研发中,冲锋在第一线的并非只有年轻人。赵文金,CF专项副总设计师、锆合金研发领域专家,为了确保N36锆合金材料的研制,近60岁的他长时间驻守在现场,每天和青年人一起工作到凌晨。
“专项研发关键阶段,有些科技人员每个月要加班近200个小时。也就是说,他们要每天工作12个小时,而且没有休息日。”焦拥军动容道。
“一个科研项目走下来,建立了科技创新体系,培养一支过硬的科研团队,这也是最宝贵的资源。”核动力院设计所副所长李庆说,“而在整个科研过程中,设计上突破了一系列关键技术,管理上积累了经验,对核燃料持续研发奠定了良好的基础。”
全面突围,研发更先进的自主核燃料元件,这是刚刚开始。
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