De acordo com pt.wedoany.com-No campo da energia nuclear, "CF" é a designação exclusiva de "Chinese Fuel", representando conjuntos de combustível nuclear com direitos de propriedade intelectual totalmente independentes da China. Os conjuntos de combustível nuclear são a primeira barreira de segurança. Antes do surgimento da série CF, os conjuntos de combustível nuclear da China dependiam da transformação de tecnologia estrangeira por um longo período.
"Sem combustível autônomo e controlável, o 'Hualong Um' não poderia sair para o exterior", disse Jiao Yongjun, cientista-chefe do Grupo CNNC e projetista-chefe do combustível CF. Diante das dificuldades, a China National Nuclear Corporation (CNNC) insistiu na abordagem "indústria propõe os problemas, ciência e tecnologia fornecem as soluções", coordenando o Instituto de Pesquisa e Projeto de Energia Nuclear da China (NPIC), focado em pesquisa e desenvolvimento, a Xi'an Western New Zirconium Technology Co., Ltd. (Western New Zirconium), que ataca materiais-chave, e a CNNC Jianzhong Nuclear Fuel Co., Ltd. (CNNC Jianzhong), especializada em manufatura inteligente, formando uma cadeia completa de autonomia de combustível nuclear, desde a inovação na fonte até a implementação industrial e a construção de todo o ecossistema. Atualmente, os novos conjuntos de combustível CF3 estão totalmente adaptados às unidades nucleares "Hualong Um". Com a aplicação em escala da série CF, o "coração chinês" continua a capacitar a operação segura e estável e o desenvolvimento de alta qualidade da energia nuclear chinesa.
"Indústria propõe os problemas": Desenvolvimento do "coração chinês" para unidades nucleares
Sem conjuntos de combustível nuclear, as unidades nucleares são "reatores sem núcleo". Jiao Yongjun disse: "A cadeia industrial de combustível nuclear é o elo mais importante e crucial na autonomia da energia nuclear. Para alcançar o salto de um grande país de energia nuclear para uma potência de energia nuclear e se tornar um líder internacional em ciência e tecnologia nuclear, o campo do combustível nuclear é o setor central que deve ser atacado e revolvido."
Na verdade, o início da pesquisa e desenvolvimento de combustível nuclear na China não foi tardio. No entanto, de modo geral, a indústria de combustível nuclear da China enfrentou um duplo dilema por muito tempo: primeiro, o "gargalo" dos materiais. A segurança e a confiabilidade dos conjuntos de combustível dependem em grande parte do revestimento de liga de zircônio, um material que dependia de importações por muito tempo, tornando-se o principal gargalo que restringe o desenvolvimento da indústria de combustível nuclear da China. Segundo, exceto pela Usina Nuclear de Qinshan Fase I, a China não tinha uma marca própria de combustível nuclear. Quando o "Hualong Um" estava prestes a ir para o exterior como um cartão de visita nacional, um problema real se apresentou: para exportar, não havia conjuntos de combustível nuclear com direitos de propriedade intelectual independentes.
A indústria de combustível nuclear estava em dificuldades, e a autonomia era uma necessidade urgente a ser resolvida. O Grupo CNNC rapidamente formou um consenso: a pesquisa, desenvolvimento e produção de combustível nuclear autônomo é o único caminho para garantir a "segurança do fornecimento" de energia nuclear.
No entanto, a autonomia do combustível nuclear não pode ser alcançada apenas com avanços isolados. Toda a cadeia de sua pesquisa, desenvolvimento e produção abrange vários elos-chave, desde pesquisa básica, projeto de produto de combustível, desenvolvimento de materiais, até experimentos externos ao reator, experimentos internos ao reator e inspeção em células quentes pós-experimento, incluindo também o projeto de modelos de pesquisa e desenvolvimento de software de suporte. Esses elos precisam ser "atualizados" de forma integrada para completar o salto do conceito técnico do combustível nuclear para a aplicação prática.
O repórter soube do Grupo CNNC que, em 2010, com forte apoio dos ministérios e comissões nacionais relevantes, o Grupo CNNC reuniu forças superiores, conectou toda a cadeia industrial de pesquisa, desenvolvimento, materiais e fabricação, e coordenou organicamente a tecnologia do NPIC, a liga de zircônio da Western New Zirconium e a capacidade de montagem final da CNNC Jianzhong, concentrando esforços para pesquisar e desenvolver o "coração chinês". O NPIC ficou responsável pelo projeto, a Western New Zirconium pelos tubos de liga de zircônio de alto desempenho, e a montagem final foi concluída na CNNC Jianzhong.
"O caminho da inovação autônoma do combustível nuclear chinês é mais claramente caracterizado por 'indústria propõe os problemas, ciência e tecnologia fornecem as soluções'." Na visão de Jiao Yongjun, a pesquisa e desenvolvimento de conjuntos de combustível nuclear exige alta tecnologia, grande dificuldade e ciclo longo, sendo um verdadeiro planalto tecnológico estratégico. "Naquela época, não tínhamos saída, só podíamos avançar!"
Como unidade tecnicamente responsável e líder na pesquisa e desenvolvimento de combustível nuclear da série CF, o "cérebro mais poderoso" nacional em projeto e pesquisa de combustível nuclear — o NPIC — tomou a iniciativa de assumir a bandeira da ofensiva. Na época, uma equipe de pesquisa e desenvolvimento de mais de 500 pessoas iniciou a inovação autônoma, com o objetivo direto de superar uma série de barreiras técnicas, como projeto de conjuntos de combustível, preparação de materiais-chave e verificação de processos principais.
A dificuldade de pesquisa, desenvolvimento e fabricação da liga de zircônio superou em muito a imaginação. Zhou Jun, gerente geral e vice-secretário do comitê do Partido da Western New Zirconium, apresentou: "Fabricar o material nuclear é apenas metade do trabalho; o verdadeiro teste está na segunda metade — se ele pode funcionar de forma estável dentro do reator. Muitos materiais foram feitos antes, mas não passaram pela verificação no reator e pararam por aí."
Jiao Yongjun disse: "Muitas cenas ainda estão vívidas em minha mente. Naquela época, fazíamos experimentos em oficinas improvisadas e simples, com vapor e calor abafado. Todos estávamos com uma determinação: tínhamos que quebrar as barreiras de patentes estrangeiras e o monopólio tecnológico, e nos livrar da dependência de matérias-primas importadas. Só havia um pensamento em nossas mentes: nós conseguiremos! Enquanto a indústria tiver demanda, daremos o nosso melhor. Essa é nossa crença inabalável. Superamos aquelas dificuldades na base da persistência."
"Ciência e tecnologia fornecem as soluções": Colaboração coordenada em toda a cadeia industrial
A liga de zircônio N36 é o material de revestimento que sustenta os conjuntos de combustível da série CF como o "coração chinês". No local de produção da Western New Zirconium em Xi'an, o repórter viu que o revestimento de liga de zircônio N36 tem textura fina e superfície lisa como um espelho. Ao se aproximar, é possível ver claramente o reflexo, e as bordas são regulares e sem rebarbas.
"O desenvolvimento da liga de zircônio é o elo mais difícil na tecnologia de combustível, e a síntese do N36 é ainda mais desafiadora. Nos materiais de liga, o ponto de fusão do zircônio ultrapassa 1800°C, o do nióbio chega a quase 2500°C, mas o do estanho é de apenas 232°C. Fundir elementos com pontos de fusão tão diferentes de forma uniforme é tão difícil quanto 'amassar massa no fogo'", explicou Jiao Yongjun.
Desde que o Grupo CNNC iniciou a pesquisa científica sobre a tecnologia de preparação industrial da liga de zircônio N36, o NPIC levou 8 anos, passando por 6 grandes estágios de ataque técnico, até finalmente dominar a tecnologia completa de preparação industrial com direitos de propriedade intelectual independentes. Em 2017, a Western New Zirconium assinou um contrato de transferência de tecnologia com o NPIC e começou a implementação industrial.
Zhou Jun explicou: "Os padrões para materiais nucleares são muito mais elevados do que para outros materiais industriais. A produção do material de zircônio N36 exige garantir uniformidade e precisão, sem margem para o menor erro. Apenas a etapa de corte: a seção transversal do tubo deve ser lisa, perpendicular e sem rebarbas. Só isso levou 3 meses de ataque repetido."
Essa jornada de ataque foi cheia de dificuldades. Na época, a China não tinha uma linha de produção profissional de liga de zircônio, e algumas etapas só podiam ser realizadas em condições limitadas. Quando surgiam problemas técnicos chave, a equipe técnica realizava discussões durante a noite. Em novembro de 2018, o ataque coordenado de múltiplas partes foi vitorioso — os primeiros tubos de liga de zircônio N36 foram entregues com sucesso.
Atualmente, a liga de zircônio N36 detém 100% de participação no mercado chinês, tornando-se o único material qualificado para os conjuntos de combustível do "Hualong Um" e "Linglong Um", eliminando completamente a dependência de importações. Este material pode suportar queima mais profunda, reduzindo a quantidade de conjuntos usados, além de ser resistente à corrosão, à deformação e ao crescimento por irradiação, podendo operar de forma estável por longo tempo no reator. Em comparação com concorrentes internacionais, seu ciclo de produção é reduzido a um terço.
Com o material-chave da liga de zircônio N36, a linha de produção de combustível da CNNC Jianzhong em Yibin, Sichuan, ficou ainda mais movimentada: braços mecânicos pegam os tubos de revestimento de liga de zircônio e os preenchem ordenadamente com pastilhas de dióxido de urânio, e um conjunto de combustível nuclear toma forma lentamente. O conjunto formado é então transportado para equipamentos de inspeção para testes precisos em todas as direções.
"Dos primeiros elementos combustíveis da Usina Nuclear de Qinshan aos atuais conjuntos CF3 do 'Hualong Um', este lugar testemunhou o desenvolvimento completo da indústria de combustível nuclear da China, do nada ao algo, e do algo ao excelente", apresentou Na Baoguo, vice-gerente geral da CNNC Jianzhong. A CNNC Jianzhong, estabelecida em Yibin, Sichuan, há 61 anos, é atualmente a maior base de fabricação de elementos combustíveis para reatores de água pressurizada da Ásia, tendo produzido e entregue mais de 30.000 conjuntos de combustível nuclear, dos quais os conjuntos CF3 têm desempenho geral atingindo o nível avançado internacional.
O repórter soube que, após mais de dez anos de esforços concentrados, foram alcançados avanços duplos em materiais-chave e processos de fabricação. O Grupo CNNC desenvolveu e fabricou com sucesso as séries de combustível CF2, CF3, etc., estabeleceu um sistema completo de aplicação industrial de combustível autônomo da China, realizou o fornecimento autônomo localizado de combustível nuclear e criou o "coração chinês" próprio.
"O avanço na indústria de combustível nuclear nunca foi uma batalha de uma única unidade ou equipe, mas o resultado da operação coordenada de múltiplos institutos de pesquisa, empresas de fabricação e unidades de aplicação em todo o país", acredita Jiao Yongjun. A experiência central para o desenvolvimento acelerado dos conjuntos de combustível da série CF em um curto período é a coordenação eficiente de toda a cadeia industrial.
Essa coordenação foi impulsionada pelo planejamento unificado do Grupo CNNC, com unidades relevantes promovendo a implementação de forma coordenada. Desde a iteração gradual da tecnologia nos laboratórios do NPIC, passando pelos tubos de zircônio nas oficinas da Western New Zirconium, até os conjuntos de combustível nas linhas de produção da CNNC Jianzhong, toda a cadeia industrial formou uma equipe com divisão clara de responsabilidades, colaboração estreita e apoio mútuo. Foi exatamente esse mecanismo de coordenação de toda a cadeia que impulsionou o desenvolvimento bem-sucedido dos conjuntos de combustível da série CF e realizou o desenvolvimento inovador da cadeia industrial de combustível nuclear da China.
Preparando-se para o longo prazo: Manter a linha vermelha da segurança absoluta
Atualmente, o nível técnico dos produtos chineses é comparável ao nível avançado internacional, e no desenvolvimento da próxima geração de produtos, também estamos na mesma linha de partida. No entanto, ainda há uma lacuna em escala de mercado e volume de aplicação em comparação com concorrentes internacionais. Portanto, a indústria de combustível nuclear da China precisa, ao mesmo tempo que insiste na inovação científica e tecnológica, acelerar o ritmo de promoção e aplicação.
"Cuidado, cuidado e mais cuidado. Segurança, segurança e mais segurança." Jiao Yongjun enfatizou repetidamente que os materiais nucleares devem atingir segurança absoluta. Ele disse: "Embora também queiramos ver os produtos aplicados o mais rápido possível, cada passo não pode ser apressado. Qualquer passo adiante na indústria nuclear deve ser cauteloso."
A segurança é a linha de vida da indústria nuclear e também a base para participar da competição global. O Grupo CNNC coloca a segurança nuclear na mais alta prioridade, produz com os "padrões de segurança mais elevados do mundo" e publicou o padrão empresarial "Sistema de Responsabilidade de Segurança Nuclear do Grupo CNNC", implementando rigorosamente as responsabilidades de segurança nuclear em todos os níveis e cargos.
Globalmente, os padrões de controle de segurança nuclear da China são rigorosos, o sistema normativo é completo e está no nível de primeira classe mundial. Isso também significa que os produtos de combustível nuclear, na promoção industrial, devem atender a requisitos extremamente altos de maturidade, estabilidade e confiabilidade de longo prazo. Desde a qualificação da amostra até a estabilidade do lote, da aplicação de demonstração ao fornecimento em escala, cada passo deve passar por verificação rigorosa para garantir "segurança absoluta".
Atualmente, há um boom global no desenvolvimento de energia nuclear, e a energia nuclear da China também entrou em um período de desenvolvimento acelerado. De acordo com o plano de desenvolvimento nacional, estima-se que até 2030 e 2035, a capacidade instalada de energia nuclear da China atinja 110 milhões de kW e mais de 150 milhões de kW, respectivamente. Ao mesmo tempo, a China também aderiu à "Declaração Triplicar a Energia Nuclear", deixando claro que até 2050, a capacidade instalada de energia nuclear será triplicada em relação a 2020.
Com base nas amplas oportunidades de mercado, o Grupo CNNC, tomando as novas gerações de tecnologia nuclear, como o "Hualong Um" 2.0, como ponto de apoio, promove simultaneamente a iteração e atualização dos conjuntos de combustível avançado CF, mantendo a tecnologia e o tipo de reator em ressonância. Ao mesmo tempo, capacita campos como o aeroespacial com os resultados tecnológicos centrais acumulados no campo do combustível nuclear, criando raízes e liberando valor em mais cenários de aplicação.
Olhando para o futuro, o núcleo da competição da tecnologia de combustível nuclear da China se concentrará em duas direções principais: "alta queima" e "zero falha". Jiao Yongjun apresentou: "Buscar maior queima, melhor segurança e confiabilidade, alcançar 'zero falha' nos conjuntos de combustível e promover a atualização contínua da tecnologia de combustível nuclear. Continuaremos a responder a este 'problema'!"
Como atender aos requisitos de desempenho ultra-alto de "segurança absoluta"? Como acelerar a promoção e aplicação de produtos e expandir a escala de mercado? Como preencher as lacunas nas instalações experimentais-chave? Todas são novas questões a serem resolvidas durante o período do "15º Plano Quinquenal".
O repórter soube do Grupo CNNC que, em seguida, o Grupo CNNC se concentrará na indústria de combustível nuclear, continuará a promover a atualização e iteração dos conjuntos de combustível da série CF, aprofundará a iteração e otimização da liga de zircônio N36 e pesquisará e desenvolverá novos materiais de revestimento resistentes a acidentes. Ao mesmo tempo, preencherá as lacunas nas instalações experimentais-chave, promoverá a integração profunda de digitalização, manufatura inteligente e pesquisa, desenvolvimento e fabricação de combustível nuclear, construirá uma capacidade de fornecimento de combustível diversificada e de espectro completo, permitindo que o "coração chinês" forneça impulso contínuo e forte para a China passar de um grande país de energia nuclear para uma potência de energia nuclear.
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