鐘多軍 羅林齡 何君 李莎

摘 要：為研究我國(guó)壓水堆核燃料制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系，本文對(duì)美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯的核燃料標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了研究和介紹，對(duì)我國(guó)涉及壓水堆核燃料制造的主要法規(guī)和導(dǎo)則、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和綜述，提出了建立我國(guó)壓水堆核燃料制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的定位與范圍、要求與原則，以支撐我國(guó)核電“走出去”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：壓水堆，核燃料，制造，標(biāo)準(zhǔn)體系

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.14.005

0 引 言

《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)核電標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)意見》（國(guó)辦發(fā)〔2018〕71號(hào)文）指出：核電是我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分，核電標(biāo)準(zhǔn)化是支撐我國(guó)核電安全、高效和可持續(xù)發(fā)展的重要保障，是促進(jìn)核電“走出去”的重要抓手，對(duì)推動(dòng)我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)具有重要意義。2020年11月，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司宣布已經(jīng)建立健全了一套針對(duì)“華龍一號(hào)”型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)體系。該標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋了通用基礎(chǔ)、前期工作、設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建造、調(diào)試、運(yùn)行和退役等全生命周期的自主核電標(biāo)準(zhǔn)體系?！叭A龍一號(hào)”是我國(guó)的核電名片，其堆芯燃料采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CF3燃料組件[1]。目前，針對(duì)壓水堆核燃料標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，我國(guó)雖然制定了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括核安全法規(guī)、導(dǎo)則、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，初步形成了完善的壓水堆燃料標(biāo)準(zhǔn)體系[2]，但是針對(duì)壓水堆核燃料組件制造領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，未進(jìn)行專門的研究和梳理，尚未結(jié)構(gòu)化和體系化，且與我國(guó)核燃料組件的發(fā)展形勢(shì)和要求具有一定的差距。核燃料是核電站的“糧食”，從配合和支撐我國(guó)核電“走出去”的戰(zhàn)略出發(fā)，有必要梳理我國(guó)壓水堆核燃料制造領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓水堆核燃料組件制造標(biāo)準(zhǔn)體系，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、引領(lǐng)作用，強(qiáng)化我國(guó)燃料組件的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，提升我國(guó)核燃料組件的市場(chǎng)形象，為核電“走出去”戰(zhàn)略提供標(biāo)準(zhǔn)支撐和技術(shù)保障。

1 國(guó)外現(xiàn)狀分析

1.1 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系

作為核電燃料發(fā)展的鼻祖，美國(guó)建立了完善的壓水堆燃料標(biāo)準(zhǔn)體系。主要由法規(guī)、管理導(dǎo)則、ASME、ASTM等有關(guān)燃料的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件等構(gòu)成。其中，在ASME中涉及燃料制造的主要包括第II卷“材料技術(shù)條件”，燃料組件中采用的不銹鋼、鎳基合金材料可以參考相應(yīng)的章節(jié)制定；第V卷“無(wú)損檢驗(yàn)”和第IX卷“焊接與釬焊評(píng)定”，燃料組件中采用的超聲、渦流、液體滲透、射線等無(wú)損檢測(cè)方法以及焊接可以參照相應(yīng)章節(jié)進(jìn)行工藝評(píng)定和判定。ASTM標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了燃料組件制造、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)方法等。ASTM標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上具有很強(qiáng)的影響力，如ASTM C996作為低濃六氟化鈾的技術(shù)條件，已被廣泛應(yīng)用于全球鈾濃縮與燃料制造企業(yè)。目前，我國(guó)也參照ASTM標(biāo)準(zhǔn)制定了大量的核燃料標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 10265參照ASTM C753制定和修訂，GB/T10266參照ASTM C776制定和修訂。

1.2 法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系

法國(guó)在引進(jìn)美國(guó)壓水堆核燃料組件制造技術(shù)以后，在消化吸收美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，建立具有自己特色的標(biāo)準(zhǔn)體系。其以法國(guó)核安全規(guī)則RFS.V.2.e“燃料組件制造通用規(guī)則”、RCC-C《壓水堆核電廠燃料組件設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》以及技術(shù)條件為主體。RCC-C是法國(guó)壓水堆燃料設(shè)計(jì)和制造的綜合性規(guī)范。RCC-C第1.5節(jié)“管理體系”規(guī)定了核燃料組件制造企業(yè)管理體系的要求，包括管理層責(zé)任、資源管理、過程實(shí)施、測(cè)量評(píng)價(jià)改進(jìn)。RCC-C第1.6節(jié)“不符合項(xiàng)處理”，其主要規(guī)定了核燃料制造企業(yè)不符合項(xiàng)的處理要求。RCC-C在第四章用整個(gè)章節(jié)描述了核燃料制造要求，包括材料要求、組件要求、制造和檢驗(yàn)工藝要求、檢驗(yàn)方法要求、無(wú)損檢測(cè)人員的認(rèn)證要求、材料及零件和組件的檢驗(yàn)特性等要求?？傮w而言，RCC-C是目前綜合性最強(qiáng)的壓水堆燃料標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)體系

俄羅斯壓水堆燃料組件以VVER系列燃料組件為主，如U-TVS、TVS-2M、TVS-20 06等。其燃料制造體系具有自主特色，以O(shè)CT、ГОСТ等標(biāo)準(zhǔn)以及燃料組件技術(shù)條件、燃料棒技術(shù)條件、圖紙等為主體，涵蓋了燃料組件制造的整個(gè)過程。對(duì)于不銹鋼、鎳基合金等通用原材料，其一般用俄羅斯的ГОСТ標(biāo)準(zhǔn)在市場(chǎng)上直接采購(gòu)，這對(duì)于降低燃料的制造成本具有很大的優(yōu)勢(shì)。

2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系

2.1 核安全法規(guī)和導(dǎo)則

在作為基本安全要求的核安全法規(guī)以及其指導(dǎo)性文件中，與壓水堆核燃料制造密切相關(guān)的核安全法規(guī)和核安全導(dǎo)則主要包括：《核電廠質(zhì)量保證規(guī)定》（HAF 003-91）。作為核安全法規(guī)，規(guī)定了核電廠質(zhì)量保證大綱、組織、文件控制、設(shè)計(jì)控制、采購(gòu)控制、工藝過程控制、糾正措施、記錄等要求。為核電廠提供“糧食”的核燃料制造企業(yè)，也必須遵照HAF 003-91的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行質(zhì)量保證活動(dòng)。

作為執(zhí)行核安全法的指導(dǎo)性文件，《核燃料組件采購(gòu)、設(shè)計(jì)和制造中的質(zhì)量保證》（HAD 003/10-89）對(duì)核電廠燃料組件在采購(gòu)、設(shè)計(jì)、制造、檢查、試驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸、貯存和到貨檢查的有關(guān)活動(dòng)的制造保證提出了具體要求和建議。在其第四章、第五章、第六章分別對(duì)燃料組件制造工藝、燃料組件的包裝、運(yùn)輸和貯存、燃料組件在核電廠現(xiàn)場(chǎng)的收貨檢查提出質(zhì)量保證活動(dòng)要求。附錄I～Ⅳ采用示例的方式給出了需特殊考慮的物項(xiàng)及其性能、特殊工藝、控制和標(biāo)識(shí)。

2.2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

目前，在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，與核燃料制造相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)大約有40項(xiàng)，如GB/T 13696-2015《235U豐度低于5 % 的濃縮六氟化鈾技術(shù)條件》、G B /T 10265-20 08《核級(jí)可燒結(jié)二氧化鈾粉末技術(shù)條件》、GB/T 10266-2008《燒結(jié)二氧化鈾芯塊技術(shù)條件》、GB/T 11813-2008《壓水堆燃料棒氦質(zhì)譜檢漏》、GB/T 11809-2021 《壓水堆燃料棒焊縫檢驗(yàn)方法 金相檢驗(yàn)和X射線照相檢驗(yàn)》、GB/T 17569-2013《壓水堆核電廠物項(xiàng)分級(jí)》等。從核燃料制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的種類分析，主要涉及六氟化鈾、二氧化鈾粉末、二氧化鈾芯塊以及鋯合金原材料的技術(shù)條件和相關(guān)檢測(cè)方法，也涉及燃料棒的焊縫檢測(cè)等，但是在零部件、燃料棒和燃料組件等制造、工藝以及相關(guān)檢測(cè)方法方面涉及較少。

2.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

壓水堆燃料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要包括核行業(yè)（EJ）和能源行業(yè)（NB）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如EJ./T 868-2014《核燃料組件制造中的質(zhì)量保證》、EJ/T 957-2007《燃料組件清潔度及清洗》、EJ/T 1167-2018《壓水堆燃料組件導(dǎo)向管與格架電阻電焊的金相檢驗(yàn)》、NB/T20515-2018《壓水堆核電廠新燃料組件運(yùn)輸容器通用技術(shù)條件》、EJ/T 20141-2012《壓水堆核電廠新燃料組件包裝、運(yùn)輸、裝卸和貯存規(guī)定》等。從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的種類分析，其主要涉及二氧化鈾粉末、二氧化鈾芯塊的相關(guān)檢測(cè)方法以及核燃料的運(yùn)輸?shù)取Ｐ袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下一層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有效地補(bǔ)充了標(biāo)準(zhǔn)體系，但是經(jīng)過梳理，現(xiàn)在部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)交叉現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在二氧化鈾粉末、芯塊的相關(guān)檢測(cè)方法。

2.4 團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)營(yíng)主體自主制定、發(fā)布、采納和自愿采用的標(biāo)準(zhǔn)。自2015年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》中提出培育發(fā)展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的要求以及2017年新修訂了《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》后，近幾年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速，核能行業(yè)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要由中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)主導(dǎo)制定。其中，由上海核工院牽頭制定的系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《壓水堆核電廠燃料和相關(guān)組件規(guī)范》明確了鋯合金零部件、鎳基合金零部件、不銹鋼零部件等的激光、惰性氣體保護(hù)焊、電阻焊、釬焊等的焊接規(guī)范，從而填補(bǔ)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)工藝標(biāo)準(zhǔn)的空白。

3 標(biāo)準(zhǔn)體系的要求與原則

3.1 要求

核燃料組件制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的建立要求應(yīng)具備前瞻性和技術(shù)先進(jìn)性，所建立的標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)充分考慮核燃料制造企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系的具體要求，應(yīng)考慮我國(guó)以及世界壓水堆核電燃料發(fā)展的前沿方向，使其具備出海競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，以支撐我國(guó)核電“走出去”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

應(yīng)具有科學(xué)合理性和可操作性，應(yīng)與我國(guó)核燃料市場(chǎng)的總體目標(biāo)和任務(wù)相適應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)的選用應(yīng)適當(dāng)，既不能過于簡(jiǎn)化也不能龐雜。標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)結(jié)構(gòu)清晰、層次明確，既便于標(biāo)準(zhǔn)的歸納也便于后期對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系的動(dòng)態(tài)維護(hù)。

3.2 原則

標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)以核燃料制造企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主，對(duì)于法律法規(guī)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)建立選用目錄，并且協(xié)調(diào)好各層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)考慮當(dāng)前核燃料制造企業(yè)的需求，納入具有重要影響、普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)，建立標(biāo)準(zhǔn)體系表，并且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，建立可用標(biāo)準(zhǔn)、擬修標(biāo)準(zhǔn)、擬建標(biāo)準(zhǔn)目錄，以指導(dǎo)后續(xù)完善標(biāo)準(zhǔn)體系。

4 標(biāo)準(zhǔn)體系定位、范圍

4.1 定位

核燃料組件的設(shè)計(jì)與制造是我國(guó)核電市場(chǎng)發(fā)展的最重要的一環(huán)。根據(jù)國(guó)家能源局頒布的《壓水堆核電廠標(biāo)準(zhǔn)體系項(xiàng)目表》以及壓水堆核電廠標(biāo)準(zhǔn)體系框架結(jié)構(gòu)[3-4]，核燃料組件制造標(biāo)準(zhǔn)體系定位于“工程設(shè)計(jì)”中的“核燃料組件及其相關(guān)組件”，并且定位于“燃料組件與相關(guān)組件制造”，屬于第三層的基礎(chǔ)性的一般工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.2 范圍

根據(jù)GB/T 15496-2003、GB/T 15497-2003、GB/T 15498-2003等有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的要求，結(jié)合核燃料制造的實(shí)際情況。壓水堆核燃料組件制造領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系宜以核燃料組件制造生命周期階段劃分，主要以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為主，從采購(gòu)、制造、運(yùn)輸?shù)浇桓缎纬扇^程的標(biāo)準(zhǔn)體系。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括采購(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交付技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前，我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電站“華龍一號(hào)”已具備“走出去”的條件。為支撐我國(guó)“華龍一號(hào)”走出國(guó)門，建議在核燃料組件制造領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，研究制定標(biāo)準(zhǔn)體系框架，建立標(biāo)準(zhǔn)體系表，指導(dǎo)后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，以充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、引領(lǐng)作用，強(qiáng)化我國(guó)燃料組件的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，提升我國(guó)核燃料組件的市場(chǎng)形象，為核電“走出去”戰(zhàn)略提供標(biāo)準(zhǔn)支撐和技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

鐘多軍，工程碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楹巳剂辖M件制造工藝及標(biāo)準(zhǔn)體系。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）