压水堆核燃料制造领域标准体系现状研究

钟多军 罗林龄 何君 李莎

摘 要：为研究我国压水堆核燃料制造领域标准体系，本文对美国、法国、俄罗斯的核燃料标准体系进行了研究和介绍，对我国涉及压水堆核燃料制造的主要法规和导则、国家标准、行业标准和团体标准进行了系统梳理和综述，提出了建立我国压水堆核燃料制造领域标准体系的定位与范围、要求与原则，以支撑我国核电“走出去”的战略目标。

关键词：压水堆，核燃料，制造，标准体系

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.14.005

0 引 言

《国务院办公厅关于加强核电标准化工作的指导意见》（国办发〔2018〕71号文）指出：核电是我国能源战略的重要组成部分，核电标准化是支撑我国核电安全、高效和可持续发展的重要保障，是促进核电“走出去”的重要抓手，对推动我国由核电大国向核电强国迈进具有重要意义。2020年11月，中国核工业集团公司宣布已经建立健全了一套针对“华龙一号”型号的标准体系。该标准体系涵盖了通用基础、前期工作、设计、设备制造、建造、调试、运行和退役等全生命周期的自主核电标准体系。“华龙一号”是我国的核电名片，其堆芯燃料采用具有自主知识产权的CF3燃料组件[1]。目前，针对压水堆核燃料标准体系的建立，我国虽然制定了相应的规范和标准，包括核安全法规、导则、国家标准和行业标准，初步形成了完善的压水堆燃料标准体系[2]，但是针对压水堆核燃料组件制造领域的标准，未进行专门的研究和梳理，尚未结构化和体系化，且与我国核燃料组件的发展形势和要求具有一定的差距。核燃料是核电站的“粮食”，从配合和支撑我国核电“走出去”的战略出发，有必要梳理我国压水堆核燃料制造领域的标准现状，建立具有自主知识产权的压水堆核燃料组件制造标准体系，充分发挥标准的规范、引领作用，强化我国燃料组件的技术话语权，提升我国核燃料组件的市场形象，为核电“走出去”战略提供标准支撑和技术保障。

1 国外现状分析

1.1 美国标准体系

作为核电燃料发展的鼻祖，美国建立了完善的压水堆燃料标准体系。主要由法规、管理导则、ASME、ASTM等有关燃料的标准和技术条件等构成。其中，在ASME中涉及燃料制造的主要包括第II卷“材料技术条件”，燃料组件中采用的不锈钢、镍基合金材料可以参考相应的章节制定；第V卷“无损检验”和第IX卷“焊接与钎焊评定”，燃料组件中采用的超声、涡流、液体渗透、射线等无损检测方法以及焊接可以参照相应章节进行工艺评定和判定。ASTM标准涵盖了燃料组件制造、质量控制和检验方法等。ASTM标准在国际上具有很强的影响力，如ASTM C996作为低浓六氟化铀的技术条件，已被广泛应用于全球铀浓缩与燃料制造企业。目前，我国也参照ASTM标准制定了大量的核燃料标准，如GB/T 10265参照ASTM C753制定和修订，GB/T10266参照ASTM C776制定和修订。

1.2 法国标准体系

法国在引进美国压水堆核燃料组件制造技术以后，在消化吸收美国标准体系的基础上，建立具有自己特色的标准体系。其以法国核安全规则RFS.V.2.e“燃料组件制造通用规则”、RCC-C《压水堆核电厂燃料组件设计和建造规则》以及技术条件为主体。RCC-C是法国压水堆燃料设计和制造的综合性规范。RCC-C第1.5节“管理体系”规定了核燃料组件制造企业管理体系的要求，包括管理层责任、资源管理、过程实施、测量评价改进。RCC-C第1.6节“不符合项处理”，其主要规定了核燃料制造企业不符合项的处理要求。RCC-C在第四章用整个章节描述了核燃料制造要求，包括材料要求、组件要求、制造和检验工艺要求、检验方法要求、无损检测人员的认证要求、材料及零件和组件的检验特性等要求。总体而言，RCC-C是目前综合性最强的压水堆燃料标准。

1.3 俄罗斯标准体系

俄罗斯压水堆燃料组件以VVER系列燃料组件为主，如U-TVS、TVS-2M、TVS-20 06等。其燃料制造体系具有自主特色，以OCT、ГОСТ等标准以及燃料组件技术条件、燃料棒技术条件、图纸等为主体，涵盖了燃料组件制造的整个过程。对于不锈钢、镍基合金等通用原材料，其一般用俄罗斯的ГОСТ标准在市场上直接采购，这对于降低燃料的制造成本具有很大的优势。

2 国内标准体系

2.1 核安全法规和导则

在作为基本安全要求的核安全法规以及其指导性文件中，与压水堆核燃料制造密切相关的核安全法规和核安全导则主要包括：《核电厂质量保证规定》（HAF 003-91）。作为核安全法规，规定了核电厂质量保证大纲、组织、文件控制、设计控制、采购控制、工艺过程控制、纠正措施、记录等要求。为核电厂提供“粮食”的核燃料制造企业，也必须遵照HAF 003-91的相关规定执行质量保证活动。

作为执行核安全法的指导性文件，《核燃料组件采购、设计和制造中的质量保证》（HAD 003/10-89）对核电厂燃料组件在采购、设计、制造、检查、试验、包装、运输、贮存和到货检查的有关活动的制造保证提出了具体要求和建议。在其第四章、第五章、第六章分别对燃料组件制造工艺、燃料组件的包装、运输和贮存、燃料组件在核电厂现场的收货检查提出质量保证活动要求。附录I～Ⅳ采用示例的方式给出了需特殊考虑的物项及其性能、特殊工艺、控制和标识。

2.2 国家标准

目前，在我国国家标准库中，与核燃料制造相关的标准大约有40项，如GB/T 13696-2015《235U豐度低于5 % 的浓缩六氟化铀技术条件》、G B /T 10265-20 08《核级可烧结二氧化铀粉末技术条件》、GB/T 10266-2008《烧结二氧化铀芯块技术条件》、GB/T 11813-2008《压水堆燃料棒氦质谱检漏》、GB/T 11809-2021 《压水堆燃料棒焊缝检验方法 金相检验和X射线照相检验》、GB/T 17569-2013《压水堆核电厂物项分级》等。从核燃料制造相关标准的种类分析，主要涉及六氟化铀、二氧化铀粉末、二氧化铀芯块以及锆合金原材料的技术条件和相关检测方法，也涉及燃料棒的焊缝检测等，但是在零部件、燃料棒和燃料组件等制造、工艺以及相关检测方法方面涉及较少。

2.3 行业标准

压水堆燃料行业标准主要包括核行业（EJ）和能源行业（NB）的相关标准，如EJ./T 868-2014《核燃料组件制造中的质量保证》、EJ/T 957-2007《燃料组件清洁度及清洗》、EJ/T 1167-2018《压水堆燃料组件导向管与格架电阻电焊的金相检验》、NB/T20515-2018《压水堆核电厂新燃料组件运输容器通用技术条件》、EJ/T 20141-2012《压水堆核电厂新燃料组件包装、运输、装卸和贮存规定》等。从行业标准的种类分析，其主要涉及二氧化铀粉末、二氧化铀芯块的相关检测方法以及核燃料的运输等。行业标准作为国家标准下一层级标准，有效地补充了标准体系，但是经过梳理，现在部分行业标准存在于国家标准重复交叉现象，主要体现在二氧化铀粉末、芯块的相关检测方法。

2.4 团体标准

团体标准是经营主体自主制定、发布、采纳和自愿采用的标准。自2015年国务院发布的《深化标准化工作改革方案》中提出培育发展团体标准的要求以及2017年新修订了《中华人民共和国标准化法》后，近几年团体标准发展迅速，核能行业的團体标准主要由中国核能行业协会主导制定。其中，由上海核工院牵头制定的系列团体标准《压水堆核电厂燃料和相关组件规范》明确了锆合金零部件、镍基合金零部件、不锈钢零部件等的激光、惰性气体保护焊、电阻焊、钎焊等的焊接规范，从而填补了国家标准、行业标准无工艺标准的空白。

3 标准体系的要求与原则

3.1 要求

核燃料组件制造领域标准体系的建立要求应具备前瞻性和技术先进性，所建立的标准体系应充分考虑核燃料制造企业对标准体系的具体要求，应考虑我国以及世界压水堆核电燃料发展的前沿方向，使其具备出海竞争的实力，以支撑我国核电“走出去”的战略目标。

应具有科学合理性和可操作性，应与我国核燃料市场的总体目标和任务相适应，标准的选用应适当，既不能过于简化也不能庞杂。标准体系应结构清晰、层次明确，既便于标准的归纳也便于后期对标准体系的动态维护。

3.2 原则

标准体系应以核燃料制造企业的企业标准为主，对于法律法规、国家标准、核工业标准、能源行业标准、团体标准应建立选用目录，并且协调好各层级标准的关系。标准体系应考虑当前核燃料制造企业的需求，纳入具有重要影响、普遍使用的标准，建立标准体系表，并且对标准进行梳理，建立可用标准、拟修标准、拟建标准目录，以指导后续完善标准体系。

4 标准体系定位、范围

4.1 定位

核燃料组件的设计与制造是我国核电市场发展的最重要的一环。根据国家能源局颁布的《压水堆核电厂标准体系项目表》以及压水堆核电厂标准体系框架结构[3-4]，核燃料组件制造标准体系定位于“工程设计”中的“核燃料组件及其相关组件”，并且定位于“燃料组件与相关组件制造”，属于第三层的基础性的一般工业标准体系。

4.2 范围

根据GB/T 15496-2003、GB/T 15497-2003、GB/T 15498-2003等有关国家标准对企业标准体系的要求，结合核燃料制造的实际情况。压水堆核燃料组件制造领域的标准体系宜以核燃料组件制造生命周期阶段划分，主要以技术标准为主，从采购、制造、运输到交付形成全过程的标准体系。技术标准主要包括采购技术标准、产品技术标准、工艺技术标准、设备技术标准、运输技术标准、交付技术标准等。

5 结 语

目前，我国具有自主知识产权的第三代核电站“华龙一号”已具备“走出去”的条件。为支撑我国“华龙一号”走出国门，建议在核燃料组件制造领域，对现有的标准进行梳理，研究制定标准体系框架，建立标准体系表，指导后续标准的建立，以充分发挥标准的规范、引领作用，强化我国燃料组件的技术话语权，提升我国核燃料组件的市场形象，为核电“走出去”战略提供标准支撑和技术保障。

参考文献

[1]焦拥军，肖忠，李云，等.“华龙一号”燃料组件设计研究及验证[J].中国核电，2017，10（4）：478-482+488.

[2]杨伟，刘承新.压水堆燃料标准体系研究[J].核标准计量与质量，2015（2）：2-6.

[3]董瑞林.压水堆核电厂标准体系项目表第二次修订情况报告[J].核标准计量与质量，2013（4）：11-14.

[4]牛敬娟，刘尚源，吴飞飞，等.核电厂运行领域标准体系优化研究[J].中国标准化，2022（5）：105-110.

作者简介

钟多军，工程硕士，高级工程师，研究方向为核燃料组件制造工艺及标准体系。

（责任编辑：张瑞洋）