日前，中國(guó)核學(xué)會(huì)評(píng)選的首屆“中國(guó)十大核科技進(jìn)展(2011.6—2013.6)”揭曉，“利用坎杜(CANDU)堆生產(chǎn)鈷-60的輻照-分裝生產(chǎn)線正式投產(chǎn)”項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“鈷-60生產(chǎn)項(xiàng)目”)名列其中。
        鈷-60是一種放射性同位素，在輻照消毒、食品保鮮、醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。我國(guó)每年鈷-60需求量約1000萬居里，約占全球鈷-60年需求量的20%以上。然而，我國(guó)的鈷源曾經(jīng)幾乎全部依靠進(jìn)口。
打破被動(dòng)的轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2011年。
        2011年，中核集團(tuán)公司自主研發(fā)的鈷-60項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大批量生產(chǎn)鈷-60的空白，我國(guó)也成為繼加拿大和俄羅斯之后，世界上第三個(gè)掌握并擁有利用核電反應(yīng)堆生產(chǎn)鈷-60工業(yè)放射源技術(shù)的國(guó)家。
        正如每一個(gè)自主創(chuàng)新項(xiàng)目，鈷-60項(xiàng)目同樣走過了一條崎嶇坎坷的道路。從項(xiàng)目立項(xiàng)艱難探索，到攻克難關(guān)實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，其間的每一步艱難與奮斗，原秦山第三核電有限公司副總經(jīng)理、現(xiàn)任秦山核電基地副總經(jīng)理的張振華和他帶領(lǐng)的秦山三核鈷-60研發(fā)團(tuán)隊(duì)的每個(gè)成員都記憶猶新。
迎接朝陽
        重水堆生產(chǎn)鈷-60，是堆型本身具備的性能之一。重水堆有21根長(zhǎng)期插在堆芯的不銹鋼調(diào)節(jié)棒組件，將其更換成鈷-59調(diào)節(jié)棒組件，接受中子輻照以后便產(chǎn)生了鈷-60放射源。
        早在1996年秦山三期核電工程技術(shù)談判期間，秦山三核即著手一并引進(jìn)鈷-60生產(chǎn)技術(shù)，但之后因合同價(jià)格問題而未能達(dá)成協(xié)議。1998年，國(guó)家有關(guān)部門組織秦山三期重水堆核電站工程初步設(shè)計(jì)審查時(shí)，專家又建議利用重水堆生產(chǎn)鈷-60。
        然而，對(duì)于是否生產(chǎn)鈷-60，公司內(nèi)部仍有不同的聲音：“核電站主業(yè)是安全發(fā)電，搞好安全運(yùn)行就行了”，“鈷-60生產(chǎn)會(huì)帶來一定風(fēng)險(xiǎn)，沒有必要冒這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)”……各種對(duì)核電站安全的擔(dān)憂不絕于耳。
        盡管眼前的路布滿迷霧，但這條路非走不可。
        核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在我國(guó)是一個(gè)蒸蒸日上的朝陽產(chǎn)業(yè)，將來的經(jīng)濟(jì)規(guī)模可能甚至超過核電。但產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，離不開像鈷-60這樣的“源”的穩(wěn)定供應(yīng)。
        “秦山兩臺(tái)機(jī)組的鈷-60年產(chǎn)量可達(dá)600萬居里，不僅可以滿足國(guó)內(nèi)一半以上的需求量，而且對(duì)提升中核集團(tuán)公司核應(yīng)用技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，乃至推動(dòng)整個(gè)核技術(shù)應(yīng)用行業(yè)發(fā)展都有重要意義。”張振華表示。之所以有這樣的選擇，秦山三核早已有自己的運(yùn)籌。在全球，重水堆數(shù)量較少。在中國(guó)，秦山三核的重水堆更是唯一。這個(gè)少數(shù)派如何在壓水堆作為主流的大勢(shì)下，尋找到長(zhǎng)足的發(fā)展空間，是秦山三核領(lǐng)導(dǎo)層一直思索和探尋的問題。鈷-60生產(chǎn)項(xiàng)目讓他們看到了“星星之火”的曙光，打通了一條“從鈷-60生產(chǎn)到回收鈾利用再到釷資源利用”的跨越式發(fā)展之路。







        2000年前后，有關(guān)方面也曾多次與國(guó)外鈷-60生產(chǎn)商進(jìn)行合作談判，但均以失敗告終。談及這段往事，項(xiàng)目組長(zhǎng)唐炯然的話語間流露出“無核心技術(shù)，無話語權(quán)”的無奈。但正是這段“一波數(shù)折”的經(jīng)歷，讓中核集團(tuán)公司更加堅(jiān)定了自主創(chuàng)新的決心。
        為了推進(jìn)項(xiàng)目開展，2004年，中核集團(tuán)公司決定舉全集團(tuán)之力共同完成此項(xiàng)目，并指定中國(guó)同位素公司(中國(guó)同輻有限公司前身)牽頭管理，秦山三核具體執(zhí)行，同時(shí)委托上海核工院進(jìn)行鈷調(diào)節(jié)棒設(shè)計(jì)和安全論證，中核北方核燃料元件有限公司進(jìn)行鈷調(diào)節(jié)棒研制，中國(guó)原子能研究院負(fù)責(zé)熱室分裝工作，核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院(現(xiàn)中國(guó)核電工程有限公司)開展運(yùn)輸容器研制。
漫漫征途
        在引進(jìn)的大型核電站上進(jìn)行堆芯主要設(shè)備修改，這在國(guó)內(nèi)還是首次。“將不銹鋼組件替換成鈷調(diào)節(jié)棒，從反應(yīng)堆設(shè)計(jì)學(xué)的角度講，相當(dāng)于重新建造一個(gè)堆。”項(xiàng)目組副組長(zhǎng)陳明軍說。加之秦山三期重水堆工程只是容量引進(jìn)，不是技術(shù)引進(jìn)，國(guó)外對(duì)相關(guān)技術(shù)嚴(yán)格封鎖，研發(fā)團(tuán)隊(duì)所獲取的信息只是僅有的一些公開資料中的只言片語，自主研發(fā)難度可見一斑。
        其實(shí)，不光是堆芯修改設(shè)計(jì)，對(duì)于研發(fā)團(tuán)隊(duì)來說，他們需要解決的還有鈷調(diào)節(jié)棒組件的研制、更換操作和強(qiáng)放射性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮椛浒踩约爸圃斐鲇行抛u(yù)的合格產(chǎn)品等一系列技術(shù)難題。以鈷調(diào)節(jié)棒組件的研制為例，由于是第一次接觸，就連鈷棒密度應(yīng)該高還是應(yīng)該低，應(yīng)該購(gòu)買什么樣規(guī)格的原材料，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也只能在實(shí)踐中一點(diǎn)點(diǎn)摸索。為了買到合格的材料，負(fù)責(zé)項(xiàng)目協(xié)調(diào)的王文利和中核北方的有關(guān)技術(shù)人員幾乎跑遍了全國(guó)所有的材料供貨商。
        “每遇到關(guān)鍵難題，都是唐總帶領(lǐng)大家堅(jiān)持了下來。”大家提到的唐總，正是項(xiàng)目組長(zhǎng)唐炯然。這位被研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員稱為“靈魂”的人物，參加該項(xiàng)目時(shí)，已是臨近退休的年齡。原本該“過著閑散生活”的他，卻帶領(lǐng)著一群年輕人，奔波于每一個(gè)參與單位之間。無論是生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)，還是大大小小的審批研討會(huì)上，總能看見他的身影。
        正是在各單位鍥而不舍的努力下，2006年鈷-60生產(chǎn)項(xiàng)目攻克了主要技術(shù)難關(guān)。然而，對(duì)于研發(fā)團(tuán)隊(duì)來說，此時(shí)走完的只是萬里長(zhǎng)征的第一程，只有通過國(guó)家核安全局的審評(píng)，項(xiàng)目才有現(xiàn)實(shí)意義。
        “兩年，比新建核電站審查還要長(zhǎng)一年，還要嚴(yán)格，不僅有預(yù)審查、三輪正式審查，還有一次遺留問題答疑。”陳明軍說。2008年6月，鈷-60生產(chǎn)項(xiàng)目通過評(píng)審獲得批準(zhǔn)。
追求卓越
        “雖然我們通過計(jì)算論證等措施層層把關(guān)，保證技術(shù)設(shè)計(jì)安全可靠，但是設(shè)計(jì)和應(yīng)用是兩回事。”陳明軍坦言。
的確，對(duì)于核電企業(yè)來說，核安全大于天。如何保證鈷調(diào)節(jié)棒組件更換過程中不出問題，猶如懸在研發(fā)團(tuán)隊(duì)頭上的一把利劍，也是絕不能動(dòng)搖的底線。
        “我們是第一次做，沒有經(jīng)驗(yàn)，所以我們專門設(shè)計(jì)制作了一比一的模擬操作臺(tái)架和模擬鈷調(diào)節(jié)棒組件，在每一次實(shí)施前開展模擬操作演練，對(duì)培訓(xùn)操作人員進(jìn)行考核，實(shí)行授權(quán)上崗。”負(fù)責(zé)鈷棒入堆、出堆任務(wù)的章日俊說，“然后有針對(duì)性地編寫我們的操作規(guī)程、輻射防護(hù)方案、去污方案、吊裝規(guī)范以及應(yīng)急處理方案等，制作相應(yīng)的專用操作工具。”實(shí)際操作的過程中，從拆除到安裝，一整套流程包含幾百個(gè)操作步驟，都是在幾無立錐之地的反應(yīng)堆控制機(jī)構(gòu)平臺(tái)上進(jìn)行，任何細(xì)微的失誤都可能帶來很嚴(yán)重的后果。所以操作人員嚴(yán)格按照程序執(zhí)行，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)持續(xù)改進(jìn)，強(qiáng)化質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)管控，將問題消滅于“萌芽”狀態(tài)。
        正是由于充分的前期準(zhǔn)備，嚴(yán)格的執(zhí)行過程，后期的總結(jié)與改進(jìn)，保證了每次更換都一次成功。而秦山三核企業(yè)文化中的“追求卓越”的基因，也促使研發(fā)團(tuán)隊(duì)“一次比一次做得更好”。2010年5月27日，首批輻照后的21根國(guó)產(chǎn)鈷調(diào)節(jié)棒從秦山第三核電站安全卸出，比原計(jì)劃提前3天。截至目前，鈷棒更換時(shí)間已從最初的18天縮短至13天。
        時(shí)至今日，王文利仍記得第一批鈷源生產(chǎn)時(shí)的情景。“第一批鈷棒解體后，我和唐總趕到原子能院的熱室，想看看鈷棒切割后，鈷源的源芯是什么樣子。之前，聽有關(guān)專家介紹說，如果鈷棒生產(chǎn)不成功，切開后里面會(huì)有水流出。雖然研發(fā)過程的每一步都是按照規(guī)程來做的，但是沒有見到實(shí)體，心總是懸著。”2010年7月的一天，她和唐炯然早早地便來到原子能院熱室的門口，他們到達(dá)時(shí)，熱室的工作人員還沒上班。
        經(jīng)過輻照后的鈷棒靜靜地放置在水池內(nèi)。操作人員透過熱室的透視窗，握著機(jī)械手小心翼翼地進(jìn)行著切割。切割工具劃開鈷棒的一剎那，從銀白色的鈷棒中散發(fā)出一道藍(lán)光。幽幽的藍(lán)在水池中留下了一道印跡，也為秦山三核“三個(gè)跨越”的藍(lán)圖繪上了濃重的一筆。
        “從生產(chǎn)鈷-60到利用回收鈾和釷資源，這是一個(gè)逐步攀升的過程，也是一個(gè)逐級(jí)攻克的難關(guān)。雖然每邁出一步都很難，但相信我們最終能走完。”陳明軍說。如今，這支致力重水堆研究的團(tuán)隊(duì)又在回收鈾應(yīng)用的征程中前行，并力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)更大的突破。