重水堆核燃料元件生产线端塞焊岗位

压水堆核燃料元件生产线骨架焊机

核燃料元件，既是核电站的能量源泉，又是保护核电安全的第一道屏障。作为核燃料产业的最终产品，其品质取决于成熟可靠的设计和工业生产，更与自动化、智能化等现代科技手段的应用发生着紧密联系。

近日，记者跟随中核集团走进内蒙古包头的中核北方燃料元件有限公司（202厂，简称“中核北方”），探访其自动化核燃料元件生产线，这是该公司首次系统、全面地向媒体公开展示核燃料元件生产的“全貌”。

产业龙头应需而变

在核工业界，202厂是一个厚重和响亮的名字，它不仅是国内核燃料元件种类最多的生产商、供应商和服务商，还拥有我国最为完整的铀化工工艺、铀冶金工艺、铀粉末冶金工艺、核材料研究、核燃料元件研制和生产体系，更是我国最大的核燃料元件和铀金属研发和生产基地。

据中核北方执行董事、总经理马文军介绍，进入新世纪以来，公司抢抓核电发展机遇，大力拓展核电燃料元件制造和核技术应用领域。目前已建成CANDU-6型重水堆燃料组件、AFA3G型压水堆燃料组件、AP1000型压水堆燃料组件和高温气冷堆燃料元件等产品生产线，形成了多元化、产能规模化的产业新格局，为秦山二期、秦山三期、方家山等核电机组提供了可靠、安全、稳定的燃料元件。

“此外，中核北方还研制完成了CAP1400自主化燃料原型组件、中国铅基研究堆CLEAR-Ⅰ原型件等新型燃料元件，并正在开展中科院专项钍基熔盐堆燃料元件、ADS嬗变堆用燃料元件、海上浮动平台燃料元件、小堆燃料元件、环形燃料元件等新型燃料组件的研发。” 马文军向记者表示。

从二代到四代，从重水堆、压水堆，到先进新型堆，中核北方在过去五十多年中，积累了丰富的核燃料、燃料元件科研生产经验。而当智能化、自动化全面渗透进现代工业生产体系中，这家核燃料产业的龙头企业选择了主动“迎变”。

中核北方总经理助理、重水堆燃料元件厂厂长张杰告诉记者，202厂各生产线由不同国家或地区引进，建设时间不同，系统之间差别比较大。“因为设备多、人工操作多，导致工作效率和经济效益不高，人因影响也比较大。”

“面对设备系统改进升级、生产效率提升和人力资源节约的内部需求，以及《中国制造2025》和工业4.0等国家产业政策和概念的提出，甚至来自国外自动化水平较高的同行竞争压力，中核北方必须尽早向智能制造的目标迈进，以提升核心竞争力，保障核电安全。”张杰说。

升级改进效益尽显

走进重水堆燃料元件厂，橘黄色的ADU（重铀酸铵）分解还原后变成黑色的二氧化铀粉末，经过压制成为芯块生坯。通过生坯上下料自动工作站完成码垛后，生坯由AGV自动转运车转至下个工序，再经过22个小时的烧结，二氧化铀芯块便基本成型。之后，通过在线检测系统进行筛选，并完成烘干、磨削、装管、端塞焊接等自动化环节，重水堆核电站所用的燃料棒束便诞生了。

在不同的工序环节，不同的机器人发挥各自的功能，在替代人工操作的同时，有效地避免和消除了人因对产品质量造成的直接和间接影响，使产品质量更加稳定可靠。

据了解，从2012年开始燃料元件生产线设备、系统自动化改进项目实施以来，中核北方以自动化创新团队为依托，紧跟国家数字化、智能化产业政策，经过四年卓有成效的持续推进，核燃料生产线自动化从无到有，从单体到系统集成，由点到面，由易到难，因地制宜地先后完成了十几个自动化项目的实施，并且均按计划顺利投入生产应用，为核燃料生产线稳定、安全，高质量运行发挥了举足轻重的核心作用。

马文军告诉记者，自动化改进在有效减少人力资源占用、节约生产成本、提高生产线运行绩效、降本增效方面已经体现出无可替代的独特优势。通过几年的实践，各生产线伴随自动化系统日益成熟普及应用，中核北方在生产运行管理方面也由传统人因管理模式向智能化、无人化管理模式转变。“更重要的是，通过自主研发和合作开发，培养和锻炼出一批从事自动化系统开发、运行维护的专业技术人才，为公司今后数字化、智能化项目推进提供了坚实的人才保障。”

张杰也向记者介绍，中核北方核燃料生产线点钎焊一体化系统，涂石墨自动化系统，端塞焊去焊瘤一体化系统等自动化改进项目开发中，有6项自主研发项目合计节约开发成本200多万元。“自动化系统投入使用后，岗位操作人员共计减少50多人，大大节约了人力资源成本。”

除了经济效益，管理模式的变革和产业升级，让中核北方在向智能化制造目标迈进的过程中尝到了“甜头”。

以重水堆核燃料生产线为例，随着自动化改进升级工作持续推进，以及设备系统优化整合，生产操作及在线检验人员将继续减少，预计到2017年，整个生产线生产运行及管理人员将不超过300人，主工艺生产线人员配备将少于200人，初步实现1吨铀/人/年的目标。”张杰说。

此外，自动化系统最核心的作用，是促进设备系统本质安全度的提升，稳定和提高了产品质量。

张杰介绍，自动化系统替代人工操作从根本上消除了人为安全事故发生的可能，减少了职业健康和辐射防护投入，使核燃料生产线设备系统本质安全程度得到实质性提高 。而在有效控制人因对产品质量的影响方面，以重水堆核燃料生产线为例，自动化改造后，棒束产品合格率及钎焊成品率都达到了世界先进水平。