2010年12月23日11时，国核锆业合金制造厂在5000 吨油压机上压制出国核锆业第一块电极块，提前完成了节点任务。

　　试压现场，占地40余平方米，高14米的5000吨油压机屹立厂房中央。随着一声令下，油压机平稳启动，加料、压制、脱模，一系列动作在4分钟内顺利完成，第一块被压制成型的电极块缓缓移出油压机。

　　在国核宝钛锆业股份公司（下文简称国核锆业）总经理马林生看来，这第一块电极块的成功压制标志着公司工作重点已逐步由工程建设转入试生产阶段。

　　国家核电技术公司是肩负引进、消化、吸收第3代先进核电技术的国有重要骨干企业，而宝钛集团有限公司则是我国最大的以钛、锆及其合金为自主的专业化稀有金属材料生产科研基地，是我国钛、锆行业的领军企业。国核锆业作为两者的强强合作，成立之初就剑指整合国内现有锆材生产资源，在受让美国西屋公司的全套核级锆材生产加工技术的基础上，实现核级锆材的国产化、自主化，并最终实现我国核级锆材完全自主供应。

　　2010年依托国家核电技术公司所属国核宝钛锆业股份公司建设的国家能源核级锆材研发与检测中心获批成为首批国家能源研发中心，我国核电站核燃料元件用核级锆材的高科技研发就此上升为国家战略。

　　马林生告诉《中国投资》记者，国家能源核级锆材研发中心建成后，将具有3个研发平台、5个实验室和1个中试车间。它的建立对整合国内研究力量，建立健全我国核级锆材研发体系，加速实现我国核用锆材国产化、自主化，不断推出高性能的、具有自主知识产权的国产新锆合金具有深远意义。

　　锆材“护卫”核电安全

　　锆合金在核电站仅作为包壳材料，其用量相当巨大

　　提到核级锆材对我国核电事业发展的意义，马林生告诉记者：“核反应堆是利用核裂变过程中所释放出来的巨大能量，通过核电设备最终转化成电能。由于在反应过程中存在大量辐射，具有很强的危害性，因此，核安全就成为发展核电需要解决的首要任务。在核电设计中，核安全的首道防线就是核的包复材料包壳管，由它担负着防止核泄露的重要任务”。

　　同时，包壳管又是处在核反应堆中工况最差的环境当中。它面临核燃料，承受着高温、高压和强烈的中子辐照以及硼水腐蚀、耐应力腐蚀和耐反应产物碘蒸汽腐蚀的严峻考验。在整个使用过程中不应发生破损而造成放射性外溢，因此必须对核燃料的包壳管材料提出严格要求。锆合金的热中子吸收截面小，导热率高，机械性能好，又具有良好的加工性能以及同UO2相容性好，尤其对高温水、高温水蒸气也具有良好的抗蚀性能和足够的热强性，所以锆合金被广泛用作水冷动力堆的包壳材料和堆芯结构材料，成为核电站的重要应用材料。

　　随着核反应堆技术朝着提高燃料燃耗和降低燃料循环成本、提高反应堆热效率和安全可靠方向的发展，对锆合金包壳材料的性能提出了更高要求，包括腐蚀性能、吸氢性能、力学性能和辐照尺寸稳定性等。

　　马林生告诉记者，由于锆合金在反应堆内受中子辐照，力学性能会发生变化，强度升高，延性会降低，变脆，辐照伸长和扭曲变形，产生蠕变和内应力等现象，使其综合性能变差。因此，包壳材料属于一种高消耗品，需要进行周期更换。换料的周期一般为12个月，由于锆合金包壳管性能的提升，在有些电站已实现了 15-18个月的换料周期。因此，锆合金在核电站仅作为包壳材料，其用量相当巨大。目前，世界上核电站总数为440余座，总装机容量约3.6亿千瓦，每年对锆的需求近0.3亿吨。预计到2020年核电站将超过1000座，每年对锆的需求将达0.7亿吨。

　　寡头垄断局面待破

　　目前全球锆管产能约1800吨，主要分布在法国、美国、俄罗斯、德国，市场基本被5大厂商占据

　　锆铪分离、锆材制备工艺非常复杂，技术难度高，操作要求严，目前全球只有美国、法国、日本和俄罗斯等少数国家掌握了锆材的全套生产技术，垄断了国际市场。据马林生介绍，目前全球锆管产能约1800吨，主要分布在法国、美国、俄罗斯、德国，市场基本被5大厂商占据：美国西屋、美国通用、法国阿海珐、俄罗斯核电和德国西门，5大厂占据了全球锆管市场份额的近70%。目前核级锆管的售价约500万-600万元/吨，考虑加工成本，核级锆管的毛利率近65%。

　　目前，我国在运行的核电站和在建核电站所用包壳材料等堆芯结构材料全部由国外供应商提供，由于锆材料的战略特征，这样的局面对于我国锆材料产业发展以及建立中国自主的核工业体系都极为不利，存在很大的风险性。国家将锆列为10大战略收储金属，足见重视程度。

　　新的核电规划将把2020年核电装机目标上调至8000万千瓦左右。根据核电站5年的建设工期，2010-2015年，中国将新建核电站4700万千瓦左右，未来10年核电市场总投资额将达到9800亿元，年平均投资额接近1000亿元。核电应用面扩大，从核安全角度就愈发凸显自主生产核级锆的重要性。

　　马林生更进一步告诉记者，一般的核电设备将在未来几年迎来增长高峰，之后增速将趋于稳定。而锆材却不同，核电装机规模不断上升一方面带来锆材的新增需求，另一方面每年对锆材的更新需求也不断增加，两方面叠加，决定了核级锆材的高增长将一直延续到2020年。

　　加快核级锆材自主化进程

　　中心采取不拘一格的横向合作方式，整合了国内核极锆材研究力量

　　资料显示，我国从1960年开始研究锆-2合金，从实验室的研制到规模化生产，经历了13年。上世纪80年代，为解决秦山核电站用锆-4合金材料，我国开始了对锆-4合金材料的研制，从而使我国自行设计、自行建造的秦山核电站成功运行，结束了中国大陆无核电的历史。此后，针对国内压水堆燃料元件包壳的腐蚀问题，我国开展了新锆合金的研究。试验结果表明，所研制的新锆合金比锆-4合金具有更好的耐蚀性能，其堆外性能可与国外第3代锆合金相媲美。

　　但同国外先进锆材生产水平相比，我国锆材生产还有较大差距，没有形成专业生产厂家。马林生介绍，直到1999年西北锆管有限责任公司（现已并入国核锆业）的成立，国内才有了专业的锆材生产厂家。

　　目前，国核锆业已具有100吨/年核级锆管材的生产能力，并计划在3年内形成年产1000吨核级海绵锆、500吨核级成品锆材、500吨工业锆的生产建设规模，最终建成拥有核级海绵锆、锆合金熔炼、锆加工材等在内的完整产业链以及锆技术、产品研发等科研机构，达到年产2000吨核级海绵锆、1000吨成品锆材的能力，更好地满足国内国际核电发展对核级锆材的需求。

　　国核锆业采用了当前国际上锆管生产厂家普遍使用的高精度环孔型高速轧机、计算机控制的大型卧式真空退火炉、多通道数字化ROTA25检测系统及成品精整检测自动线，并在公司内实施了计算机集成制造系统（CIMS），使整个生产线装备达国际先进水平。自成立已成功生产了多种规格的核电用料，攻克了疖状腐蚀、织构控制及高精度变径管材的加工与测量等技术难关。

　　“2010年能源核级锆材研发与检测中心成立之后，在国家能源局将中心建成代表国家核极锆材研发与检测水平的、开放的技术交流平台的指导思想下，依托国家大型先进压水堆核电站重大专项的实施，中心设立科研管理和信息合作两个部门、3个产业化研究平台、5个专业检测分析室、4个锆材研究室以及1个中试车间”，在采访中，马林生告诉记者，作为新能源技术，中心主营业务是核级锆材产品研发、生产、销售和技术服务。主要产品是核燃料组件用锆合金管、棒材（包壳管、导向管、仪表管、端塞棒）、板材、带材（各种条带、锆合金板）等。中心采取边建设边研制的模式，已经成功试制了我国首个300kg国产ZIRLOTM 合金铸锭以及成品包壳管材、带材。

　　中心以优势互补为原则，采取不拘一格的横向合作方式，整合了国内核极锆材研究力量，目前已经成立以两位院士为首、汇聚了多个学科十几位国内知名专家学者的专家委员会；与上海大学等多家科研单位建立并展开了科研合作。

　　中心不仅承担国核宝钛锆业股份公司正常生产经营过程中的研发与检测任务，还将承担国家实验室的功能，完成国家交付的研发、检测与人才培养任务，以“应用一代、研制一代和预研一代”的理念不断推出满足更高燃耗高性能新锆合金。国家核级锆材研发与检测中心项目的建成投产，也进一步填补了我国在核电站关键原材料核燃料元件用核级锆材生产方面的国内空白，作为实现我国核级锆材的自主化和产业化发展的重要项目，是国家加快推进我国第3代核电自主化发展的重要举措，是贯彻、落实国务院关于“实现我国核级锆材自主化研发，形成核级锆材技术体系和质量保证体系，并形成批量化生产和供应能力”要求的关键步骤，将对解决我国核级锆材这一关键材料长期受制于人的重要瓶颈问题，为国家调整能源结构战略和我国核电中长期发展规划的实施提供强有力的支撑。