核級(jí)鋯材：重復(fù)建設(shè)需深思

胡源 本刊記者 顧楠|文

每個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展都需要同業(yè)者之間的共同努力。核級(jí)鋯材產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，投資大見效慢，屬非競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)業(yè)。重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)建設(shè)都將造成國家資源的巨大浪費(fèi)，也不利于國家實(shí)現(xiàn)資源的有效配置和最大利用。

核級(jí)鋯材的主要作用是作為反應(yīng)堆堆芯核燃料的包殼材料。鋯包殼管與核燃料共同構(gòu)成燃料組件，其功能是防止裂變產(chǎn)物逸散和避免核燃料直接接觸冷卻劑，有效導(dǎo)出熱能，是保障核電站運(yùn)行的第一道安全屏障。核電站每年換料和新建電站裝料需要使用相當(dāng)數(shù)量的核級(jí)鋯材。

目前，我國正在運(yùn)營(yíng)的核電機(jī)組其燃料元件所用核級(jí)鋯材均為進(jìn)口。核級(jí)鋯材是制約我國核電自主化發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，一旦國際形勢(shì)發(fā)生變化，安全供應(yīng)將難以保證。因此，核級(jí)鋯材的國產(chǎn)化和自主化，具有關(guān)乎國家戰(zhàn)略安全的特殊意義。

艱難發(fā)展的鋯業(yè)

我國于20世紀(jì)50年代，由北京有色金屬研究總院完成了鋯鉿分離工藝研究，首次生產(chǎn)出核級(jí)海綿鋯并加工成管材。從20世紀(jì)60年代末開始，我國曾在上海、遵義、錦州、廣州等地建成4條鋯生產(chǎn)線，60年代到70年代生產(chǎn)了共計(jì)400噸左右的海綿鋯。70年代后期，因產(chǎn)品質(zhì)量難以達(dá)到核電站使用標(biāo)準(zhǔn)，我國核級(jí)鋯生產(chǎn)線全部關(guān)停，僅錦州鐵合金廠一家保留著工業(yè)鋯生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)少量火器鋯。

據(jù)了解，目前我國核電站燃料組件所用核級(jí)鋯材均為進(jìn)口于法國的M5合金、俄羅斯的E110合金、美國的ZIRLO合金等。另外，新鋯合金的研發(fā)缺乏系統(tǒng)有效的組織，雖然近年來國內(nèi)研究單位和高校也開展了高性能鋯合金的相關(guān)研制工作，但終因力量分散、缺乏有效的組織和市場(chǎng)牽引而未取得顯著進(jìn)展。

2007年，國家決定從美國引進(jìn)AP1000第三代核電技術(shù)，國家核電花費(fèi)巨資將核級(jí)鋯材制造技術(shù)作為我國解決能源安全的關(guān)鍵技術(shù)從美國西屋公司全套引進(jìn)。由于核級(jí)鋯材屬于軍民兩用關(guān)鍵戰(zhàn)略物資，國家核電技術(shù)公司與美國西屋公司歷經(jīng)艱苦努力，才獲得了美國核管會(huì)、商務(wù)部和國防部的轉(zhuǎn)讓批準(zhǔn)。而在與法國的相關(guān)談判過程中，法方則堅(jiān)持不轉(zhuǎn)讓該項(xiàng)技術(shù)。

在國家核電發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的指導(dǎo)下，根據(jù)國家核電技術(shù)公司與美國西屋公司簽訂的“AP1000三代核電技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同”的要求，在國家發(fā)改委、能源局的全力支持下，國家核電技術(shù)公司與寶鈦集團(tuán)公司共同出資，于2007年11月26日組建成立了國核寶鈦鋯業(yè)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“國核鋯業(yè)”）。

國核鋯業(yè)產(chǎn)業(yè)體系涵蓋核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)、鋯合金熔煉、坯料制備、管棒材帶材成品制造等完整的核級(jí)鋯材生產(chǎn)鏈，同時(shí)建有國家能源核級(jí)鋯材研發(fā)中心（含檢測(cè)中心）。公司發(fā)展戰(zhàn)略為：滿足中國核電事業(yè)發(fā)展及政府采購等對(duì)核級(jí)、工業(yè)級(jí)鋯材的需求，成為代表國家行業(yè)能力具有世界先進(jìn)水平的國家核級(jí)鋯材研發(fā)、生產(chǎn)、營(yíng)銷和服務(wù)中心。經(jīng)美國西屋公司鑒定，國核鋯業(yè)已具有了世界領(lǐng)先地位的企業(yè)規(guī)模和生產(chǎn)能力。

根據(jù)中國核電對(duì)鋯材的需要，國核鋯業(yè)核級(jí)鋯材生產(chǎn)線一期工程產(chǎn)能為：核級(jí)海綿鋯2000噸/年，鋯合金錠2000噸/年，板帶材80噸/年，管棒材300噸/年；二期工程建成后，管棒材產(chǎn)能將達(dá)到800噸/年。上述產(chǎn)能完全能滿足一億千瓦核電裝機(jī)容量的需要。

可以說，國核鋯業(yè)核級(jí)鋯材生產(chǎn)線的全面投產(chǎn)，標(biāo)志著中國核級(jí)鋯材產(chǎn)業(yè)空白的歷史宣告結(jié)束。

重復(fù)建設(shè)為哪般？

近年來，隨著投資的快速增長(zhǎng)，出于局部利益的考慮，我國一些企業(yè)開始涉足核級(jí)鋯材制造領(lǐng)域。根據(jù)記者的了解，目前，從核級(jí)海綿鋯到鑄錠、坯料、板帶及管棒材生產(chǎn)線均已經(jīng)發(fā)生或即將發(fā)生重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)建設(shè)的情況。

核級(jí)鋯材的市場(chǎng)需求是與核電站的建設(shè)數(shù)量相對(duì)應(yīng)的，也是特定的，沒有不行，多了也是極大的浪費(fèi)。所以，國內(nèi)一些企業(yè)這種不惜花費(fèi)巨資重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè)和分散經(jīng)營(yíng)的行為不僅會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，造成企業(yè)之間難以擺脫惡性競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)，而且不利于國家核級(jí)鋯材資源的整合，不利于集中優(yōu)勢(shì)開展我國自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新鋯合金品牌研制，不利于我國核級(jí)鋯產(chǎn)業(yè)的科學(xué)、健康、快速發(fā)展。如此局面，勢(shì)必對(duì)我國核級(jí)鋯材的國產(chǎn)化和自主化進(jìn)程造成嚴(yán)重的阻礙。

大型核極鋯錠

從核級(jí)鋯材產(chǎn)品性質(zhì)看，核級(jí)鋯材的特殊性和高標(biāo)準(zhǔn)要求，使其具備了極強(qiáng)的技術(shù)壁壘，主要體現(xiàn)在每種型號(hào)的核反應(yīng)堆都有其相對(duì)應(yīng)的核級(jí)鋯材合金牌號(hào)及相應(yīng)的加工技術(shù)。要進(jìn)行相應(yīng)牌號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓實(shí)現(xiàn)，如果一旦需采用替代性合金，則需要一個(gè)較長(zhǎng)入堆驗(yàn)證的考驗(yàn)過程，通常在20年左右。目前，國際上存在的幾大合金牌號(hào)，隸屬美國、法國、加拿大、俄羅斯等核電強(qiáng)國所擁有，核級(jí)鋯材市場(chǎng)也因此基本被其瓜分，有代表性的合金牌號(hào)有法國的M5合金、美國的ZIRLO合金、加拿大的Zr4合金、俄羅斯的E110、E635合金、日本的NDA合金等。這些鋯合金產(chǎn)品均已成功用于大型商用反應(yīng)堆，具有各自的市場(chǎng)區(qū)域。如另有國家想要生產(chǎn)該類合金，必須通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓后才可進(jìn)入反應(yīng)堆。

從市場(chǎng)環(huán)境和容量來看，目前，國內(nèi)三代核電技術(shù)發(fā)展正在起步階段，電站建設(shè)周期約5年，其中僅三門1號(hào)、2號(hào)機(jī)組，海陽1號(hào)、2號(hào)機(jī)組開工建設(shè)，預(yù)計(jì)在“十二五”期間可具備投運(yùn)條件，累計(jì)約需要核級(jí)鋯材32噸/年，與國核鋯業(yè)年產(chǎn)1000噸核級(jí)鋯材的設(shè)計(jì)能力存在明顯差距。同時(shí)，由于核級(jí)鋯材的特殊性，國內(nèi)現(xiàn)有“二代加”及其他電站完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化鋯材供應(yīng)仍需要一個(gè)替代過程，采用國產(chǎn)核級(jí)鋯材替代進(jìn)口鋯材，需要經(jīng)過設(shè)計(jì)修改、燃料元件制造和堆內(nèi)考驗(yàn)試驗(yàn)過程，一般需要4至5年時(shí)間。該實(shí)驗(yàn)過程需要核電站及燃料元件廠等多方共同推進(jìn)。截至目前，國內(nèi)電站均未使用國產(chǎn)化鋯材，包括Zr4合金、E110合金及M5合金。截至2011年年底，國內(nèi)電站所需鋯材約達(dá)到200噸/年，隨著核電行業(yè)的發(fā)展，這一數(shù)據(jù)會(huì)有所提高，預(yù)計(jì)到2018年，國內(nèi)電站所需鋯材將達(dá)到600噸/年左右。

記者了解到，目前，僅國核鋯業(yè)一家，其核級(jí)鋯材制造和研發(fā)體系已投資逾20億元人民幣，企業(yè)面臨著巨大的經(jīng)營(yíng)壓力，產(chǎn)能短期內(nèi)無法得到充分釋放。企業(yè)通過各種努力，在自有技術(shù)體系逐步完善的同時(shí)，已于2004年通過了加拿大對(duì)CANDU堆用Zr4產(chǎn)品的認(rèn)證并獲得證書，于2010年通過俄羅斯對(duì)VVER組件用E110產(chǎn)品的認(rèn)證并獲得證書，目前已完成AP1000用ZIRLO合金產(chǎn)品認(rèn)證的實(shí)質(zhì)性工作，等待西屋公司發(fā)證，同時(shí)積極與中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)開展新鋯合金研制工作。多年來，國核鋯業(yè)在推進(jìn)核級(jí)鋯材國產(chǎn)化方面已開展了大量工作，進(jìn)行了積極的努力，但卻仍未能在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電站所需鋯材的國產(chǎn)化方面取得突破，這需要電站業(yè)主及元件廠的大力支持，同時(shí)需要一個(gè)較長(zhǎng)周期的驗(yàn)證過程。可以說，國核鋯業(yè)目前所面臨的困境，與同行業(yè)不斷涌現(xiàn)出新的重復(fù)投資招致產(chǎn)能嚴(yán)重過剩及無序競(jìng)爭(zhēng)有著很大的關(guān)系。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展需深思

每個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展都需要同業(yè)者之間的共同努力。

核級(jí)鋯材產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，投資大見效慢，屬非競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)業(yè)。重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)建設(shè)都將造成國家資源的巨大浪費(fèi)，也不利于國家實(shí)現(xiàn)資源的有效配置和最大利用。

從技術(shù)引進(jìn)轉(zhuǎn)化的角度看，核級(jí)鋯材生產(chǎn)技術(shù)屬國家戰(zhàn)略核心技術(shù)，技術(shù)擁有國對(duì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和輸出相當(dāng)謹(jǐn)慎和保守。如國核鋯業(yè)AP1000核級(jí)鋯材技術(shù)轉(zhuǎn)讓就歷經(jīng)了艱難的過程和曲折，能取得今日的成果來之不易。

目前，國家總體經(jīng)濟(jì)形勢(shì)向好，國家核電發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃正促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。但發(fā)展過程中涌動(dòng)的暗流，使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越慘烈，并逐步形成了無序競(jìng)爭(zhēng)局面。因此，在目前這種情況下，我們一方面寄希望于企業(yè)間能夠放下短期的局部利益，站在更高的層面，明確企業(yè)定位，約束自己的行為。另一方面，也希望國家相關(guān)部門本著避免重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)建設(shè)的原則，統(tǒng)一各類資源的有效融合與優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)鋯材制造業(yè)整體能力與實(shí)力的快速提升，加速中國核級(jí)鋯材國產(chǎn)化與自主化的發(fā)展步伐。中