青年突擊隊“硬核實力”助力打造“全球首條”

中國原子能工業(yè)有限公司團委

2021年1月9日上午9時，全球首條工業(yè)規(guī)模、我國完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線首批產(chǎn)品啟運。這標志著我國具備了可持續(xù)向電站提供高質(zhì)量球形燃料元件的能力，也標志著我國先進核燃料元件研制技術(shù)實現(xiàn)了從“跟跑”“并跑”到走在世界前列的跨越。在這條生產(chǎn)線上，活躍著一支用青春和汗水譜寫“全球首條”風采的青年隊伍，他們滿懷理想與追求，投身到生產(chǎn)科研中，致力于攻克生產(chǎn)中的“急、難、險、重”。

2015年5月12日，為打通生產(chǎn)線，高溫堆元件廠團總支組織成立了“高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線工藝研究青年突擊隊”，隊員平均年齡僅29歲。青年突擊隊被分成核芯制備調(diào)試、包覆顆粒制備調(diào)試、球形燃料元件工藝試驗3個小組，活躍在生產(chǎn)線上。

“小師傅當家”是生產(chǎn)線特有的現(xiàn)象。青年突擊隊中很多都是剛畢業(yè)幾年的大學(xué)生，他們雖然年輕，卻發(fā)揮著重要作用。在生產(chǎn)現(xiàn)場，對于設(shè)備的操作，突擊隊員們不局限于掌握基本操作，還主動鉆研設(shè)備程序，深入研究設(shè)備結(jié)構(gòu)原理。一些常規(guī)設(shè)備出現(xiàn)故障時，在沒有專業(yè)維修人員的情況下，他們能依靠自身的知識和經(jīng)驗成功解決問題，確保生產(chǎn)流暢，充分彰顯青年擔當和主動作為。

溶解槽是溶膠凝膠工藝關(guān)鍵設(shè)備，它的穩(wěn)定對于二氧化鈾核芯的制造至關(guān)重要。清華大學(xué)實驗線采用的是立式溶解槽。但考慮到臨界安全等工程問題，經(jīng)過多方研究論證，中核北方?jīng)Q定采用臥式溶解槽，這是國內(nèi)首次使用臥式溶解槽。設(shè)備改變了，隨之而來的，溶解工藝也要改變，所有實驗辛苦得來的數(shù)據(jù)、技術(shù)路線都不能采用。“負壓溶解改為微正壓溶解，相當于一個逆轉(zhuǎn)的過程，太難了。”隊員王泊寧說到。

溶解溫度要提高、流量控制要精準、煮膠柱設(shè)備要改造……一系列問題等著解決。就拿流量控制來說，由于采用的是球閥，大閥門調(diào)穩(wěn)小流量，考驗的是手上力道的把握，只有根據(jù)波動隨時微調(diào)才能精準控制。每批次分散要進行5個小時，青年突擊隊員們就寸步不離閥門，雙眼緊盯流量表，全身處于緊張狀態(tài)，連喝點水都沒時間。“臥式的沒人用過，風險太大。我們差點就放棄了。”王泊寧介紹到，“但我們還是堅持了下來，做了大量實驗，進行了多次改進，最終我們成功了。”

如今，當看著一顆顆晶瑩剔透的凝膠球通過分散器，形成流暢的線條，如涓涓細流般在氨水中不斷凝實、降落，隊員們臉上盡是暢快與喜悅。

包覆工藝是利用氣相沉積技術(shù)，在每批約400萬個直徑約0.5毫米的核芯顆粒表面依次包覆4層包覆層，就相當于給圓珠筆芯那么大的小圓珠，均勻地穿上4層厚度不同的衣服，難度之大可想而知。

包覆燃料顆粒破損率一直是影響包覆燃料顆粒合格率的“罪魁禍首”，讓人頭疼不已。作為突擊隊里平均年齡最小的一支隊伍，他們抱著不氣餒、不放棄的態(tài)度，以實事求是的科學(xué)精神潛心研究，從每一個細節(jié)著手，排查包覆爐溫度、壓力、氣體流量等影響因素，甚至連環(huán)境溫濕度變化、當?shù)卮髿鈮旱牟▌拥纫蛩兀歼M行了深入研究和大量的試驗驗證。所有人員幾乎沒有休息日，他們不停地開展試驗、分析數(shù)據(jù)、改進工藝，終于找到影響破損率的關(guān)鍵原因——包覆過程中顆粒的流化狀態(tài)。通過努力，突擊隊員們逐步優(yōu)化軟硬件條件和工藝過程，最終成功控制住了包覆過程中流化狀態(tài)的穩(wěn)定性，突破了質(zhì)量大關(guān)，產(chǎn)品合格率達到了95%以上。

由于高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線是從實驗線轉(zhuǎn)化過來的，很多操作都是手工操作。但是在生產(chǎn)能力擴大之后，再采取“人拉肩杠”的方式，操作難度就會很大。操作的自動化是必然的選擇。但是由于球形燃料元件生產(chǎn)工藝過程標準要求高、專業(yè)化強，想要實現(xiàn)自動化，這條路并不好走。

人的感官、柔韌性和生物智能性很高，對于工藝過程中需要主動控制的因素和環(huán)節(jié)，用機器怎么去實現(xiàn)？生產(chǎn)線原本的操作空間就有限，如何設(shè)計機器？一場無聲的戰(zhàn)役在這群人和機器之間展開。“先讓機器模擬人，人需要的一些操作，都在機器上逐步實現(xiàn)，其次對這些機器進行邏輯上的優(yōu)先級處理，根據(jù)不同優(yōu)先級和權(quán)限去判斷先做什么再做什么，防止機器之間打架……”

為了“馴化”這些機器，青年突擊隊員們除了春節(jié)統(tǒng)一放假，一直扎根一線進行研究、調(diào)試，就沒怎么休息。

如今，走進燃料球制備車間，你可以看到這條青年人用創(chuàng)新、奉獻打造的幾乎全自動化的生產(chǎn)線，大大小小的機器人正在有條不紊地進行著各項操作。“原先的球坯裝盤，由人工搬運，料盤加上90個石墨球有50多公斤，全靠手工操作，工作強度很大。如今，這個過程全部交給了機器人，日產(chǎn)量由1300個提升到1800個。”高溫氣冷堆核燃料元件廠副廠長鄭越打開了話匣子。

高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線上的青年突擊隊員們多是80后、90后，他們在生產(chǎn)線的建設(shè)、調(diào)試、生產(chǎn)和工業(yè)規(guī)模轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)了團員青年敢打硬仗、不畏艱難、樂于奉獻的優(yōu)良品質(zhì)，用青春譜寫出靚麗的風采。如今的他們，也在奮斗中不斷成長，逐漸成為了推動“全球首條”順利運行的中流砥柱。2021年9月12日，又傳來了好消息，國家科技重大專項——高溫氣冷堆核電站示范工程首次實現(xiàn)臨界。這支青年隊伍將繼續(xù)瞄準國家科技創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求，踐行“強核報國、創(chuàng)新奉獻”的新時代核工業(yè)精神，不負韶華，青春建功新時代。他們的成長與奮斗一直在路上！