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中新网宜宾4月22日电 (记者 王东宇)一根长4米，直径不足1厘米的核燃料棒中到底藏着怎样的秘密？从外壳到内核，从生产到运输，核燃料组件是如何做到“里应外合”的精密协同？近日，记者来到了制造包壳管材的西安西部新锆科技股份有限公司与制造核燃料元件的中核建中核燃料元件有限公司，探访CF3燃料组件的乾坤。
如果将核燃料棒比作是一名骁勇善战的战士，包壳则是它坚实的铠甲。燃料组件的安全性和可靠性很大程度上取决于锆合金包壳。在反应堆工作过程中，包壳要承受核燃料裂变造成的辐照损伤，还要承受芯体材料尺寸变化而产生的应力，承受冷却剂冲刷造成的腐蚀和疲劳。
在西安西部新锆科技股份有限公司的生产一线，记者见到了为CF3燃料组件量身打造的N36锆合金包壳。这款新材料历经了上千次试验与多年攻关，彻底打破国外长期垄断。它耐高温、抗腐蚀、中子吸收低，既是燃料组件的“皮肤”，也是守护反应堆安全的关键防线。
据西部新锆负责人介绍，N36含有多种合金元素，其合金化难度较高，锆与其添加合金元素的熔点相差最高可达1500℃以上，且彼此间的物理化学性质存在显著差别。启动N36工程化制备技术科研以来，中核集团中国核动力研究设计院历时8年，历经6大阶段的技术攻关，成功掌握了具有自主知识产权的完整N36锆合金工程化制备技术。
包壳的严苛不止于制造。CF3包壳的运输全程采用专用防护容器，每一组容器上都有严格控制温湿度与震动的装置。在每一次的运输前，团队甚至会仔细勘察运输的线路与路况条件，确保每一段运输都严守核安全标准，让这支“铠甲”在抵达战场前毫发无损。管内填充氦气、上端设置压紧弹簧，细微设计只为适配堆内极端工况，牢牢锁住安全底线。
在坚硬外壳下，则是核燃料组件的核心——二氧化铀芯块，也是澎湃电能的源头。一颗芯块中蕴含多大的能量呢？这些经化工转化、压制、烧结、磨削而成的芯块，直径仅约0.8厘米、高约1.4厘米，却蕴含着惊人能量——单颗芯块释放的能量相当于0.8吨标准煤完全燃烧释放的能量。
依托自主设计，用于CF3核燃料组件的芯块采用优化结构，可助力CF3核燃料组件实现18个月换料，大幅提升核电站运行经济性。
在中核建中的生产线上，燃料棒与导向管、定位格架精准组装，构成CF3核燃料组件。作为亚洲最大的压水堆核燃料元件制造基地，中核建中实现了CF3核燃料组件的批量化生产，综合性能达到国际先进水平。
“外”有N36锆合金包壳抵御极端环境，“内”有高性能芯块稳定供能，CF3组件的“里应外合”完美适配“华龙一号”堆芯设计。它具备高燃耗、高抗震、高异物过滤能力，可抵御强震、台风等极端工况，同时年发电量超100亿度，低碳清洁，为能源转型注入强劲动力。全链条的自主可控，也为“华龙一号”走向世界提供坚实支撑。(完)
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