A energia solar depende da luz do sol, a hidrelétrica precisa do fluxo de água, e a fonte de energia da nuclear são os elementos combustíveis. O pó de dióxido de urânio é encapsulado em tubos de liga de zircônio para fabricar varetas combustíveis, e centenas dessas varetas são montadas com precisão em uma estrutura sólida e única, formando assim a unidade de potência nuclear — o elemento combustível.
Por muito tempo, os elementos combustíveis nucleares da China dependiam exclusivamente da transferência de tecnologia estrangeira, sem direitos de propriedade intelectual próprios, como quem está com a garganta sufocada. Em 2010, iniciou-se o projeto especial de pesquisa e desenvolvimento dos elementos combustíveis nucleares da série CF do Hualong One, da CNNC, dando início a quase uma década de inovação autônoma em combustíveis nucleares.
Jiao Yongjun, Cientista Chefe da CNNC e Designer Chefe do Combustível CF: O desenvolvimento dos combustíveis da série CF é um exemplo típico de "demanda da indústria, resposta da ciência e tecnologia". Seu contexto de desenvolvimento veio da necessidade urgente de combustíveis disponíveis para a exportação da usina nuclear Hualong One. Para isso, organizamos uma equipe de pesquisa com mais de 500 pessoas, enfrentando quase uma década de trabalho árduo, e conseguimos desenvolver com sucesso elementos combustíveis com propriedade intelectual própria, garantindo a entrega pontual da usina nuclear Hualong One para exportação.
No nível técnico específico, o design do espaçador dos elementos combustíveis melhorou significativamente a potência crítica limite, tornando-se um dos marcos inovadores. Além disso, o desenvolvimento bem-sucedido do material de liga de zircônio N36 permite que os elementos combustíveis alcancem um burn-up mais profundo. Esses avanços em tecnologias-chave fortaleceram integralmente a segurança, a confiabilidade e a economia dos elementos combustíveis.
O desenvolvimento de ligas de zircônio é o elo mais difícil da tecnologia de combustíveis. Antes, a China só podia importar tecnologia estrangeira para fabricar conforme desenhos. Desde o início da pesquisa sobre tecnologia de preparação industrial da liga de zircônio N36, a CNNC levou 8 anos, passando por 6 grandes fases de desafios tecnológicos, superando uma série de tecnologias-chave como fusão a vácuo de lingotes, extrusão uniforme de tarugos tubulares e laminação de tubos de alta precisão, dominando com sucesso a tecnologia completa de preparação industrial da liga de zircônio N36 com propriedade intelectual própria.
Jiao Yongjun, Cientista Chefe da CNNC e Designer Chefe do Combustível CF: A liga de zircônio tem vantagens notáveis. Por exemplo, sua seção transversal de absorção de nêutrons é baixa, melhorando efetivamente a economia de nêutrons. Além disso, possui propriedades adequadas de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Essas características são as razões principais pelas quais escolhemos a liga de zircônio como material de revestimento dos elementos combustíveis.
Extraímos minério de zircônio, transformamos em zircônio esponja, adicionamos elementos de liga como nióbio, estanho e ferro, fundimos em lingotes intermediários e grânulos de liga, depois os prensamos em eletrodos e os colocamos em fornos de fusão para produzir lingotes; os lingotes passam por forjamento, extrusão, laminação, etc., e finalmente formam tubos de liga de zircônio.
Na verdade, quando começamos, não havia linhas de produção profissionais de liga de zircônio no país. Cada etapa do processo era feita em diferentes fabricantes. Por exemplo, na decapagem, as condições eram ruins; o vapor da decapagem era tanto que mal dava para ver o rosto uns dos outros, e no verão, com tanto calor, trabalhávamos sem camisa. Nesse processo, sinto que a cultura e as tradições da indústria nuclear desempenharam um papel imenso, de forma intangível. Agora, nossos elementos combustíveis da série CF já foram aplicados no Hualong One e em unidades M310.
Em 24 de novembro de 2018, os primeiros tubos de liga de zircônio N36 foram entregues com sucesso, levando apenas um terço do tempo que produtos similares dos concorrentes internacionais levariam. Até agora, os elementos combustíveis da série CF acumularam um valor de produção superior a 7 bilhões de yuans e já foram exportados para o Paquistão, verificando a confiabilidade e a vanguarda dos resultados da autonomia através de aplicações práticas.
Jiao Yongjun, Cientista Chefe da CNNC e Designer Chefe do Combustível CF: CF significa China Fuel Assembly, e sempre quisemos dar a ele um excelente nome em chinês, e estamos trabalhando nisso agora. Deve-se dizer que o fornecimento autônomo de combustível nuclear é um marco básico para nosso país passar de uma potência nuclear a uma potência nuclear forte.
Atualmente, os combustíveis nucleares continuam em desenvolvimento, e nosso país entrou em um período de aceleração do desenvolvimento nuclear, com um crescente entusiasmo global pela energia nuclear. Portanto, a indústria nuclear continua nos propondo desafios: precisamos de maior burn-up, melhor segurança e melhor confiabilidade, e continuaremos a responder a esses desafios.