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挑战世界难题——二七二铀业锆铪中试项目研发记
文章来源:中国核工业报 日期:2018年04月04日

  1月29日夜晚,早已过了下班时间,二七二铀业锆铪中试厂厂房内却灯火通明,一群人不断地来回走动,焦灼地等待着。此时,中核集团“龙腾2020”计划之一的“核级海绵锆铪制备技术中试验证”正在进行关键时刻的产品数据分析。

  23点18分,分析室的门打开了,78岁的老专家周密快步走了出来,手里拿着检测报告兴奋地宣布:“成功了!经过三次取样分析,得到的核级二氧化铪、二氧化锆数据合格!”这标志着该厂拥有自主知识产权的锆铪分离技术验证成功。顿时,厂房内掌声、欢呼声交织在一起……

  无论花多大代价,也要分离“双胞胎”

  “核级锆(铪)是核电站不可或缺的关键材料。但自然界中,锆常与铪共生,而核级锆的指标是不能含铪的。”锆铪中试厂厂长任新辉向笔者介绍道。我国在建核电机组数量居世界第一,但核级锆却长期依赖国外进口。锆基合金因与核燃料的兼容性优良,且耐腐蚀性和加工性能优异,被应用于反应堆核燃料的包壳、格栅、端塞和其他堆芯材料上。核电站每年要更换三分之一核燃料,这使锆基合金成为经常性消耗材料,而我国现在尚无大规模生产核级海绵锆的企业。目前在南通有一家引进美国萃取分离工艺建设的合资企业,但其采用的工艺早已过时,且一直存在生产废水处理的难题。此外,这家企业所有分离生产出的铪都要运回美国。

  “铪和锆的共生就如同自然界里的双胞胎,由于它们的物理、化学性质相似相近,所以很难把它们分离,这已成为具有挑战性的世界难题。”锆铪中试厂高级工程师龚道坤说道。

  面对国外技术封锁、价格打压,核材料只能依赖进口的情况,掌握核级锆(铪)生产关键技术、建立自主原材料供应体系,已迫在眉睫,核级海绵锆铪项目研究势在必行。

  二七二铀业总经理谢凌峰曾表示,锆铪分离项目对二七二铀业来说是头等大事,无论花多大的代价,投入多少人力、物力,也要把它研究出来。

  十年攻关记录下成长印记

  “当时感到项目难度很大,但是考虑到国家的需要,我们毅然组成了研发团队,并吸收了一些专家共同战斗。这个项目从2007年下半年开始,到现在为止,已经攻关10年了。”老专家周密当年为了这个项目,在刚完成事关二七二铀业生存的铀生产线改造、办理了退休手续后,又回到了工作岗位上。

  考虑到当时锆铪分离技术不够成熟,对环境有污染,而且核心技术被外国垄断,因此研发全新的流程成为二七二铀业的必然选择。可是新路又在何方?经过反复试验,二七二铀业最终决定使用低酸体系来萃取分离。周密介绍道:“一开始项目组就考虑到环保问题,创造了一条跟美国、日本等完全不同的新的技术路线,对环境没有影响,没有废物排出,全流程未使用氨基氮硫化合物、有毒试剂等污染较重的工业原料。”

  40多岁的刘瑾林现在是萃取分离值值长,也是项目组最早的成员之一。最初接触锆铪分离这个项目时,他还是二七二铀业研发中心的一名普通的技术员,虽然那时还只是小规模实验,但他已经对这个项目产生了浓厚的兴趣,不断地查阅资料、向前辈学习、自己反复摸索……2008年湖南遭遇了百年难遇的雪灾,生活上停水、停电,实验室里严寒、低温、物资缺乏,但为了追赶实验进度,刘瑾林与同事们依旧坚持在实验室里。为了一个关键实验,他和同事们连续坚持了8个月,没有周末,没有节假日,每天守在实验室,分析、求证,不断实验再实验。如今,刘瑾林的家里堆放了10余个写得满满的笔记本,这是他和项目组人员与该项目一步步成长的共同印记。

  随后的日子里,团队积极开展小型实验,当实验的两个产品均检测合格时,周密在现场欣慰地笑了:“感觉比自己被清华录取了都开心。”实验的成果初步显效,并申请了3项国家研发专利。2014年底,该项目入选中核集团 “龙腾2020”计划,同时获批扩大试验,建设锆铪中试厂。

  撸起袖子加油干

  虽然实验室小型实验已经成功,但锆铪分离项目组却没有丝毫松懈,因为紧张复杂的中试厂建设与调试工作接踵而来。

  2016年11月7日,湿法正式带料试车,11月27日,核级二氧化锆产出;2017年1月19日,核级四氯化锆产出,9月6日,海绵锆产出,12月13日,铪线最关键的流程补萃一次性试车成功;2018年,一次性制备出合格的核级二氧化锆和核级二氧化铪产品,取得历史性突破。

  锆铪中试厂直属党支部书记张恒说:“锆铪中试厂的全体员工,将特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗的精神发挥到了每条生产线上。”

  因为是新工艺又是自主知识产权,项目出现问题只能全凭自己钻研。二七二铀业领导们集体下基层,中试厂在哪里遇到困难,现场协调会就开在哪里,亲自督促解决困难。中试厂的领导班子更是从2016年11月7日带料运行之日起,除正常白班外,轮流值守夜班。当值人员也会把每天观察的情况写成“跟踪日记”,确保问题“归零”,出现问题立刻研究解决对策。

  锆铪中试厂是青年员工最多的工作现场,每天在中试厂微信群里,最新的工作动态与照片,传递出现场的点点滴滴。“忘我拼搏、撸袖子实干”成为青年员工的奋发常态:其中,有通宵对混合澄清器有机相填槽、一晚配置多达4吨有机相的青工达人祝和彪;有在5层楼高的锆铪湿法厂房中每天上下奔跑20多趟的呼强辉;有在闷热的罐式过滤机中清理物料将近3个小时的李银……当李银从过滤机中爬出来时,全身沾满了白色的物料变成了“雪人”,脱下防护服,里面的衣服都湿透了,值长让他回家换衣服,“现在还没到下班时间,罐式过滤机还没清洗干净。里面空气不好,老同志受不了。我把衣服吹干,再进去。”李银歇了会儿后,又爬进罐式过滤机继续清理……

  “核工业精神是一脉相承的。我们在技术攻关上始终秉承着这样的精神,就是对事业高度负责,为事业奉献终身。有了这种精神,我们一定能获得成功。”谢凌峰和他的团队对项目未来的发展信心满满。(牛金宝 罗威)

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