核研院先進(jìn)核燃料元件研發(fā)工作主要由新材料研究室（301室）承擔(dān)。該室自成立以來，一直致力于新材料、先進(jìn)核燃料元件的研發(fā)，在高溫氣冷堆燃料元件設(shè)計和制造的技術(shù)研發(fā)、工程化實(shí)現(xiàn)上，取得了豐碩的成果。完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫氣冷堆TRISO包覆顆粒全陶瓷球形燃料元件技術(shù)，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為世界上規(guī)模最大的球形燃料元件生產(chǎn)線；堆內(nèi)輻照實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明制造的球形燃料元件質(zhì)量為國際最好水平；建成了世界先進(jìn)水平的材料研發(fā)測試平臺和全球首個球形燃料元件輻照后性能研究專用熱實(shí)驗(yàn)室；培養(yǎng)了一批高端專門人才。目前正致力于球形燃料元件更高性能、更大規(guī)模、更優(yōu)經(jīng)濟(jì)性的生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，并以現(xiàn)有優(yōu)勢技術(shù)為基礎(chǔ)開展多種先進(jìn)堆型的重要材料、新型核燃料元件的設(shè)計、制造和性能評價研究，爭取為我國關(guān)鍵核心領(lǐng)域的技術(shù)突破做出更大貢獻(xiàn)。
高溫氣冷堆球形燃料元件是高溫氣冷堆固有安全性的重要基礎(chǔ)，其制造技術(shù)被稱作“花錢買不來的”關(guān)鍵核心技術(shù)，在核研院的研發(fā)歷程，可以分為四個階段：
第一個階段從上世紀(jì)七十年代開始到上世紀(jì)九十年代中，是應(yīng)用基礎(chǔ)研究階段。元件人從零開始，從基礎(chǔ)研究、專門人才培養(yǎng)，到核燃料概念設(shè)計、制造工藝原理性設(shè)計，進(jìn)而開展小規(guī)模關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計、研制，小規(guī)模的工藝實(shí)驗(yàn)研究，逐步掌握了主工藝的關(guān)鍵技術(shù)，建立基本的元件性能檢測方法，得到了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、基本成形的球形燃料元件制備方法與工藝流程，取得了以國家發(fā)明獎為代表的多項科技成果，支持高溫氣冷堆獲得了“863” 國家高技術(shù)研發(fā)計劃立項。
第二個階段從1995年開始到2005年左右，10MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆階段，是實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研發(fā)和試生產(chǎn)階段。在“863”計劃的支持下，系統(tǒng)地開展了球形燃料元件制造的工藝、設(shè)備以及關(guān)鍵原材料的研發(fā)，性能檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)，得到了全面、完整的高溫氣冷堆球形燃料元件制備工藝和設(shè)備體系，包括完整的質(zhì)保體系。建成了年產(chǎn)一萬個球形燃料元件的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，完成了輻照試驗(yàn)樣品和10MW高溫氣冷堆首爐裝料元件的制造，支持了10MW高溫氣冷堆順利建成，有力地支撐了高溫氣冷堆示范工程列為我國中長期發(fā)展規(guī)劃的國家科技重大專項。
第三個階段從2006年開始到2017年左右，是高溫氣冷堆示范電站國家科技重大專項階段，是經(jīng)歷工程化洗禮，建功立業(yè)、大放異彩的階段。
首先是實(shí)現(xiàn)制造規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大、質(zhì)量可靠性大幅度提高。要達(dá)到年產(chǎn)30萬個球形燃料元件的規(guī)模，設(shè)備與工藝要實(shí)現(xiàn)工程化，要大幅度提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性、可靠性。同時還要達(dá)到對元件質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)的更高要求，以滿足示范工程安全性的要求。以10MW高溫堆期間形成的技術(shù)為基礎(chǔ)，完成關(guān)鍵設(shè)備、工藝放大的大量設(shè)計、研制，驗(yàn)證、優(yōu)化研究，在實(shí)驗(yàn)室研制成功了年產(chǎn)10萬個球形燃料元件所需的關(guān)鍵設(shè)備和工藝。制造了加濃鈾的燃料元件輻照樣品，送到歐洲進(jìn)行輻照試驗(yàn)的結(jié)果證明球形燃料元件質(zhì)量處于世界最好的水平！這個成果贏得了很高的國際聲譽(yù)，被中國核學(xué)會評為“2013-2015年度中國十大核科技進(jìn)展”。
其次，要迎接巨大的轉(zhuǎn)變和挑戰(zhàn)，把實(shí)驗(yàn)室科研成果轉(zhuǎn)化成工程化技術(shù)、形成生產(chǎn)力。要到工廠去、用在核研院驗(yàn)證過的同樣的關(guān)鍵設(shè)備、同樣的技術(shù)、同樣的原材料，為國家科技重大專項建設(shè)核心配套工程：年產(chǎn)30萬個球形燃料元件的示范生產(chǎn)線。要為廠家、設(shè)計院提供全面的技術(shù)支持，還要負(fù)責(zé)完成關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計、制造，負(fù)責(zé)指導(dǎo)這些設(shè)備的安裝調(diào)試，并為中核北方核燃料元件有限公司人員進(jìn)行專門技術(shù)培訓(xùn)。
年輕一代的核研院元件人勇敢地走出去、沖上去，迎苦戰(zhàn)、經(jīng)風(fēng)雨！他們從頭開始虛心學(xué)習(xí)工程化過程中必要的知識技能、高風(fēng)亮節(jié)團(tuán)結(jié)調(diào)動一切優(yōu)勢力量，與設(shè)計院、廠家的工程技術(shù)人員打成一片，奮勇拼搏、攻城拔寨，克服了工程化過程中難以計數(shù)的困難，最終高質(zhì)量完成了示范生產(chǎn)線建設(shè)這個“最不讓人放心”的任務(wù)！生產(chǎn)線達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能并連續(xù)、穩(wěn)定、高質(zhì)量運(yùn)行，元件產(chǎn)品性能全面達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。截止到目前，生產(chǎn)線已順利生產(chǎn)合格燃料元件產(chǎn)品70多萬個，為示范電站按期裝料、重大專項取得全面勝利打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。
“高溫氣冷堆燃料元件生產(chǎn)線投料生產(chǎn)”獲評“2015-2017年度中國十大核科技進(jìn)展”，“高溫氣冷堆球形燃料元件規(guī)模化制造關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”獲得中國核能行業(yè)協(xié)會科技進(jìn)步一等獎。
第四個階段從2017年到現(xiàn)在、還在持續(xù)，是提升和再開拓階段。一方面要進(jìn)一步提高球形燃料元件的性能和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)球形元件更大規(guī)模的商業(yè)化制造，繼續(xù)保持我國領(lǐng)先優(yōu)勢，為高溫氣冷堆商業(yè)化、批量化和“走出去”提供保障；另一方面，要為其它反應(yīng)堆堆型安全水平提升，為滿足人類深空探索、星球生存等重大需求而開展更多先進(jìn)材料、新型燃料元件的研發(fā)。這些規(guī)劃和工作，得到多個國家主管部門認(rèn)可和行業(yè)內(nèi)龍頭單位的協(xié)同支持，已經(jīng)在深入開展，并取得了重大應(yīng)用的階段成果。
從上世紀(jì)七十年代至今，核研院的先進(jìn)核燃料元件研發(fā)工作已走過四十多年的歷程。在徐世江、唐春和、唐亞平等同志帶領(lǐng)下，幾代元件人為了祖國核能科技事業(yè)走到一起，形成了一個志存高遠(yuǎn)、能打硬仗的戰(zhàn)斗集體。在挑燈夜戰(zhàn)、無問寒暑的實(shí)驗(yàn)室，他們矢志創(chuàng)新、迎難而上、團(tuán)結(jié)奮斗、鍥而不舍，攻克了材料、裝備、工藝、質(zhì)量的一個個技術(shù)難關(guān)；在熱火朝天、五湖四海的設(shè)備制造、原材料研制、生產(chǎn)線建設(shè)現(xiàn)場，他們憂國報國、開拓?fù)?dān)當(dāng)、尊重工程、協(xié)同有力，解決了科技成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化過程中方方面面的難題，建成了首條中國人自主技術(shù)的工業(yè)規(guī)模先進(jìn)核燃料元件生產(chǎn)線。他們創(chuàng)造了先進(jìn)核燃料元件研發(fā)的光輝業(yè)績，以實(shí)際行動詮釋了“知難而進(jìn)、眾志成城”的200號精神，為核研院、為清華大學(xué)增了光！
展望未來，世界面臨百年未有之大變局，中華民族偉大復(fù)興的壯麗征程正在闊步向前，建設(shè)科技強(qiáng)國是我們的必由之路，也給先進(jìn)核燃料元件研發(fā)提供了廣闊的用武之地。新一代核研院元件人一定要牢記初心使命，繼承發(fā)揚(yáng)清華精神和核研院光榮傳統(tǒng)，主動服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，勇于擔(dān)當(dāng)、不斷創(chuàng)新，創(chuàng)造核燃料學(xué)科和核研院新的輝煌，為解決我國關(guān)鍵核心領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)需求、為把我國建設(shè)成為中國特色社會主義的現(xiàn)代化強(qiáng)國，作出新的更大貢獻(xiàn)！
（清華新聞網(wǎng)9月16日電）
供稿：核研院301研究室
編輯：李晨暉
審核：程曦
