在我国核电发展的版图中，被誉为“我国核电国产化进程中的一个重要里程碑”的秦山二期，曾为我国核电发展注入了“国产化力量”，如今又开始了新的使命任务……
2015年10月3日，中核运行堆芯燃料处处长廖泽军的电脑桌面上有了新文件——秦山第二核电厂2号机组9月份燃料堆内运行指标值出炉，即将递交核安全局。报告显示，“2015年9月，秦山第二核电厂2号机组CF系列辐照考验组件堆内运行指标值为0.037Bq/g。”根据国际标准，燃料堆内运行世界先进水平指标值就是0.037Bq/g。
按照国际核燃料研发惯例，一种新型燃料组件在完成设计及制造后，在批量应用于核电站之前，需要装载入商用核电站堆内进行辐照考验，以验证其综合性能(辐照、腐蚀和力学性能)。
而这个惯例的背后是系统的管控、持续的跟踪、海量的计算，对此，中核运行研发人员全力以赴。“新型燃料组件入堆辐照考验，不仅是对反应堆运行的挑战，更是对换料大修关键路径的挑战。但是中核运行没有推诿退缩，而是为了自主化燃料组件早日成功，主动承担了这项任务，并做好各项风险管控。”中核运行总经理张涛说。
中核集团CF燃料研发专项副总工程师、中核运行副总工程师孔德萍表示：“如今，从前期安全风险评估、燃料组件堆内运行完整性跟踪，到出堆检查，中核运行形成了完整而成熟的考验体系，这为后期CF系列燃料组件入百万堆考验、实现批量考验提供了保障。”
与设计制造“同步推进”
事实上，0.037Bq/g并不是CF系列研发组件的“偶遇值”。廖泽军在电脑上打开的一份图表：坐标图以0.037Bq/g为起点，画出了一条平行的直线。这是从2014年7月CF3先导燃料组件入堆辐照考验，CF系列燃料12个月的运行指标走势图——考验中，CF组件始终保持0.037的指标值。
这个看似简单的数值，一直是各国核电站燃料运行的目标值。事实上，为了实现这个运行数值，中核运行开展大量工作：制定优化出入堆考验方案，三次向核安全局递交审评申请，并回答了百余个审评问题;开展燃料组件运行中完整性的跟踪计算;大修期间紧张的出堆检查，以进一步验证燃料的性能;同时还制定了一系列的应急方案，保证安全经济运行的同时推进考验任务。
尽管得天独厚的资源以及拥有自主考验的经验，让中核运行尽显优势。但30万千瓦核电站的燃料组件和百万千瓦电站的燃料组件的性能指标有着较大的差异，确保CF系列燃料顺利入堆、安全考验，对于中核运行而言，仍然是一个不小的挑战。
在研发之初，中核运行研发人员就遇到了“最大难题”——时间太紧张。因为时间的“硬指标”已经定下：每个燃料组件在堆内至少要考验3个循环，每个循环以年为单位。
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为了缩短研发周期，中核运行实施“多条腿走路”方案，提前启动入堆前各项准备工作。“核电站每次换料都要向核安全局递交换料方案。考验堆是一个变化的堆芯，混合了多种类型的组件，核安全局审批就要有一个较长的时间，而且要进一步解释。”孔德萍说。
“在N36研制过程中，就开始N36和CF2的入堆考验准备工作了。CF2入堆后，又立刻启动CF3的准备工作。”廖泽军说，“工作都是一环扣一环，非常紧张，但这意味着任何一个环节不能出错，一出错对工程的推进影响就很大。”
一次分析的数据都是“几百兆”
商业堆的环境远比研究堆的环节复杂的多，很多环境和引发的效应不是研究堆可以模拟的。因此，只有在商业堆考验的燃料组件才能反应出考验组件的综合效果。而这个“综合效果”自然就是全面监控、分析、计算后的性能指标。而这场“真刀真枪”的实战，中核运行研发人员实现了“无死角”追踪。
一直以来，秦山核电有着稳定而良好的运行指标。而入堆考验要求替换部分组件，自然会改变堆芯的设计，对堆芯产生影响。一定程度上说，这不仅是对自主研发的核燃料元件的考验，也是对秦山自主设计的60万千瓦的核电站的考验，对核电运行、技术管理的考验。为此，中核运行开发了一系列监测核燃料运行的监测软件，实施多维度的监控，并进行不同参数分析计算，做到有问题及时发现的同时，验证燃料组件的性能指标。
“运行中，不仅实施了实时在线监控，监控主系统放射性核素水平，整体上是否有破损，还每周两次进行化学取样分析。这些数值就是每个月计算燃料可靠性指标的原始数据。”廖泽军说。计算出的指标值就是文章开篇所提到的燃料性能指标值。
对每组考验组件，都要全程跟踪其在堆芯的运行历史，燃耗统计细化到每一根燃料棒。“每个月反应堆运行的数据都是几百兆。”廖泽军补充说，“海量的基础数据保证了最后结果的可靠性。”
“核电站日常工作环环相扣，非常紧凑，没机会深入了解燃料的设计与前端研发过程。通过这个研究课题，相关技术人员掌握了通过运行参数的变化判断燃料组件性能的方法，提升了对自主设计燃料组件的认识，锻炼了堆芯燃料处青年科技创新团队。”孔德萍说。
测量“形体”验证参数
如果说，堆内运行监测是通过提取的参数分析计算核燃料的性能指标，那么堆外池边检查就是通过测量实物，确定组件的生长、变形、燃料包壳的腐蚀性等特征，进一步验证核燃料的性能指标。
燃料组件在堆内辐照运行后，组件会产生相应的辐照效应，如包壳氧化腐蚀、辐照生长、“肿胀”，棒间距发生变化等，这就需要组件出堆后，对其进行池边检查，分解成各个分项，测量其参数是否在正常范围内。
池边检查要在大修期间完成。尽管检查组件从2013年的两组增加到2015年的10组，工作量多了好几倍，但检查的时间依旧只有10天左右。这期间不仅要完成检查，还要形成报告，因为只有该报告经核安全局审批同意后，燃料组件才能进入下一个循环考验周期。
廖泽军说：“为了不让检查影响主线工作，检查期间都实施了24小时3班倒制，但却没有替换人员，那些天，上大夜班的工作人员要持续上大夜班。”
而为验证考验组件的“形体”，中核运行专门设置了落棒试验。
2014年1月22日，秦山二期2号机组主控室内紧张的氛围让空气几乎凝结了。随着“开始”指令的下达，控制棒瞬间落入了包含CF系列燃料组件的燃料组件中。“落棒试验成功了!一次通过!”回忆起当时的情景，廖泽军依旧难掩激动。
截止到目前，N36特征化组件完成了3个循环辐照考验，CF3先导组件完成了1个长周期循环辐照考验，CF2先导组件完成了2个循环的辐照考验。据悉，后期燃料考验还要转入百万千瓦机组内进行。“相信后期的考验工作更加精益求精。”孔德萍说。
“中核运行将一如既往地全力支持自主燃料组件的入堆辐照考验工作!”张涛坚定地表示。
作为燃料研发“硬指标”，堆内辐照考验的结果决定着燃料组件的性能可靠性，也决定着用户对于产品的“接受度”。
持续研发考验，对于中核集团而言是使命，也必将成为前行的底气。
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