es.wedoany.com Noticia: En el ámbito de la energía nuclear, "CF" es la identificación exclusiva de "Chinese Fuel", que representa los conjuntos combustibles nucleares con derechos de propiedad intelectual completamente independientes de China. Los conjuntos combustibles nucleares son la primera barrera de seguridad. Antes de la aparición de la serie CF, los conjuntos combustibles nucleares de China dependieron durante mucho tiempo de la transferencia de tecnología extranjera.

"Sin combustibles autónomos y controlables, el 'Hualong Uno' no podría salir al exterior", afirmó Jiao Yongjun, científico jefe del grupo CNNC y diseñador jefe de los combustibles CF. Ante las dificultades, la Corporación Nuclear Nacional de China (CNNC) insistió en "la industria plantea los problemas, la ciencia y la tecnología los resuelven", coordinando a sus filiales: el Instituto de Investigación y Diseño de Energía Nuclear de China (NPIC), dedicado a la I+D; la empresa Xi'an Western New Zirconium Technology Co., Ltd. (Western New Zirconium), encargada de los materiales clave; y la empresa CNNC Jianzhong Nuclear Fuel Components Co., Ltd. (CNNC Jianzhong), especializada en fabricación inteligente. Esto ha formado una cadena completa de autonomía en combustibles nucleares, desde la innovación en el origen hasta la implementación industrial y la construcción de todo el ecosistema. En la etapa actual, los nuevos conjuntos combustibles CF3 se han adaptado completamente a las unidades de energía nuclear "Hualong Uno". Con la aplicación a gran escala de la serie CF, el "corazón chino" sigue impulsando la operación segura y estable, así como el desarrollo de alta calidad de la energía nuclear china.

"La industria plantea los problemas": Desarrollo del "corazón chino" para las unidades de energía nuclear

Sin conjuntos combustibles nucleares, las unidades de energía nuclear son "un reactor sin núcleo". Jiao Yongjun señaló: "La cadena industrial de combustibles nucleares es el eslabón más importante y crucial en la autonomía de la energía nuclear. Para lograr el salto de un gran país nuclear a una potencia nuclear y convertirse en líder internacional de la ciencia y tecnología nuclear, el campo de los combustibles nucleares es un sector central que debe ser abordado y superado con prioridad".

De hecho, la I+D de combustibles nucleares en China no comenzó tarde. Sin embargo, en términos generales, la industria china de combustibles nucleares ha enfrentado durante mucho tiempo un doble dilema: primero, el "cuello de botella" de los materiales. La seguridad y fiabilidad de los conjuntos combustibles dependen en gran medida de las vainas de aleación de circonio, un material que durante mucho tiempo dependió de las importaciones, convirtiéndose en el principal obstáculo para el desarrollo de la industria china de combustibles nucleares. Segundo, excepto la central nuclear de Qinshan Fase I, China no tenía una marca propia de combustible nuclear. Cuando el "Hualong Uno" se preparaba para salir al extranjero como tarjeta de presentación nacional, surgió un problema real: para exportar, no se disponía de conjuntos combustibles nucleares con derechos de propiedad intelectual independientes.

La industria de combustibles nucleares estaba en dificultades, y la autonomía era una necesidad urgente. El grupo CNNC rápidamente llegó a un consenso: la I+D y producción de combustibles nucleares autónomos es la única forma de garantizar la "seguridad del suministro" de la energía nuclear.

Sin embargo, la autonomía de los combustibles nucleares no se logra con un avance aislado. Toda la cadena de I+D y producción abarca múltiples eslabones clave, desde la investigación básica, el diseño del producto combustible, la I+D de materiales, hasta los experimentos fuera del reactor, los experimentos dentro del reactor y las inspecciones en celdas calientes posteriores a los experimentos, incluyendo también el diseño de modelos de investigación y el desarrollo de software de apoyo. Estos eslabones necesitan una "actualización" coordinada para lograr el salto del concepto técnico a la aplicación práctica del combustible nuclear.

Según informó el reportero del grupo CNNC, en 2010, con el fuerte apoyo de los ministerios y comisiones nacionales pertinentes, el grupo CNNC reunió fuerzas superiores para integrar toda la cadena industrial, desde la I+D y los materiales hasta la fabricación, coordinando orgánicamente la tecnología del NPIC, las aleaciones de circonio de Western New Zirconium y la capacidad de ensamblaje final de CNNC Jianzhong, concentrando esfuerzos en la I+D del "corazón chino". El NPIC se encargó del diseño, Western New Zirconium de los tubos de aleación de circonio de alto rendimiento, y finalmente CNNC Jianzhong realizó el ensamblaje.

"El camino de la innovación autónoma en combustibles nucleares de China se caracteriza más claramente por 'la industria plantea los problemas, la ciencia y la tecnología los resuelven'". En opinión de Jiao Yongjun, la I+D de conjuntos combustibles nucleares requiere altos estándares técnicos, es extremadamente difícil y tiene un ciclo largo, siendo una verdadera cumbre tecnológica estratégica. "En ese momento no teníamos retirada, ¡solo podíamos avanzar!"

Como unidad responsable técnica y líder de la I+D de combustibles nucleares para la serie CF, el "cerebro más poderoso" del diseño y la I+D de combustibles nucleares a nivel nacional, el NPIC, tomó la iniciativa de asumir la difícil tarea. En ese momento, un equipo de I+D de más de 500 personas comenzó la innovación autónoma, con el objetivo directo de superar una serie de barreras técnicas, como el diseño de conjuntos combustibles, la preparación de materiales clave y la verificación de procesos centrales.

La dificultad de la I+D y fabricación de aleaciones de circonio superó con creces lo imaginable. Zhou Jun, gerente general y subsecretario del comité del partido de Western New Zirconium, explicó que fabricar el material nuclear solo representa la mitad del trabajo; la verdadera prueba está en la segunda mitad: si puede funcionar de manera estable dentro del reactor. Anteriormente, muchos materiales se fabricaban, pero no pasaban la verificación en el reactor y se quedaban en el camino.

Jiao Yongjun dijo que muchas escenas aún están vívidas en su memoria. En aquel entonces, realizaban experimentos en pequeños talleres rudimentarios, con vapor y calor sofocante en el interior. Todos estaban decididos a romper las barreras de patentes extranjeras y el monopolio tecnológico, y a liberarse de la dependencia de materias primas importadas. Solo tenían un pensamiento: ¡seguro que podemos! Mientras la industria tenga demanda, daremos todo de nosotros. Esa es nuestra convicción inquebrantable. Esas dificultades se superaron con pura perseverancia.

"La ciencia y la tecnología resuelven los problemas": Colaboración en toda la cadena industrial

La aleación de circonio N36 es el material de vaina que sustenta los conjuntos combustibles de la serie CF como "corazón chino". En el sitio de producción de Western New Zirconium en Xi'an, el reportero vio que las vainas de aleación N36 tienen una textura excelente, una superficie lisa como un espejo, y al acercarse se puede ver claramente el reflejo, con bordes regulares y sin rebabas.

"El desarrollo de la aleación de circonio es el eslabón más difícil en la tecnología de combustibles, y la síntesis del N36 es aún más complicada. En los materiales de aleación, el punto de fusión del circonio supera los 1800 °C, el del niobio alcanza casi los 2500 °C, mientras que el del estaño es de solo 232 °C. Fundir elementos con puntos de fusión tan dispares de manera uniforme es tan difícil como 'amasar en medio del fuego'", explicó Jiao Yongjun.

Desde que el grupo CNNC inició la investigación sobre la tecnología de preparación industrial de la aleación de circonio N36, el NPIC tardó 8 años y pasó por 6 etapas de investigación técnica para dominar finalmente la tecnología de preparación industrial completa con derechos de propiedad intelectual independientes. En 2017, Western New Zirconium firmó un contrato de transferencia de tecnología con el NPIC para comenzar la implementación industrial.

Zhou Jun explicó que los estándares para los materiales nucleares son mucho más altos que para otros materiales industriales. La producción del material de circonio N36 requiere garantizar tanto la uniformidad como la precisión, sin margen para el más mínimo error. Solo en el proceso de corte: la sección del tubo debe ser lisa, perpendicular y sin rebabas, y solo este paso requirió 3 meses de investigación y desarrollo continuo.

Este proceso de superación estuvo lleno de dificultades. En ese momento, China no tenía una línea de producción profesional de aleaciones de circonio, y algunos procesos solo podían realizarse en condiciones limitadas. Cuando surgían problemas técnicos clave, el equipo técnico se reunía para discutirlos durante toda la noche. En noviembre de 2018, la colaboración multifacética logró la victoria decisiva: los primeros tubos de aleación N36 se entregaron con éxito.

Actualmente, la aleación de circonio N36 tiene una cuota de mercado del 100% en China, convirtiéndose en el único material calificado para los conjuntos combustibles de "Hualong Uno" y "Linglong Uno", eliminando por completo la dependencia de las importaciones. Este material puede soportar un quemado más profundo, reduciendo la cantidad de conjuntos necesarios, y al mismo tiempo es resistente a la corrosión, a la deformación y tiene un bajo crecimiento por irradiación, lo que permite una operación estable a largo plazo dentro del reactor. En comparación con sus pares internacionales, su ciclo de producción se ha reducido a un tercio.

Con el material clave de aleación de circonio N36, la línea de producción de combustible de CNNC Jianzhong en Yibin, Sichuan, se ha vuelto más activa: los brazos robóticos toman los tubos de vaina de aleación de circonio y los llenan ordenadamente con pastillas de dióxido de uranio, mientras un conjunto de combustible nuclear toma forma lentamente. El conjunto formado se transporta inmediatamente a los equipos de inspección para una detección precisa y completa.

"Desde los primeros elementos combustibles de la central nuclear de Qinshan hasta los conjuntos CF3 del 'Hualong Uno', este lugar ha sido testigo del desarrollo completo de la industria china de combustibles nucleares, desde la nada hasta la existencia, y desde la existencia hasta la excelencia", explicó Na Baoguo, subgerente general de CNNC Jianzhong. CNNC Jianzhong, con 61 años de arraigo en Yibin, Sichuan, es actualmente la base de fabricación de elementos combustibles para reactores de agua a presión más grande de Asia, habiendo producido y entregado más de 30,000 conjuntos combustibles nucleares, de los cuales los conjuntos CF3 tienen un rendimiento integral que alcanza el nivel avanzado internacional.

El reportero se enteró de que, después de más de diez años de esfuerzo concentrado, se lograron avances duales en materiales clave y procesos de fabricación. El grupo CNNC ha desarrollado y fabricado con éxito combustibles de las series CF2, CF3, etc., estableciendo un sistema completo de aplicación industrial de combustibles autónomos en China, logrando un suministro autónomo localizado de combustibles nucleares y creando un "corazón chino" propio.

"El avance en la industria de combustibles nucleares nunca es una batalla de una sola unidad o un solo equipo, sino el resultado de la colaboración de múltiples institutos de investigación, empresas manufactureras y unidades de aplicación en todo el país", consideró Jiao Yongjun. La experiencia más central para que los conjuntos combustibles de la serie CF lograran un desarrollo acelerado en poco tiempo es la colaboración eficiente en toda la cadena industrial.

Esta colaboración coordinada fue impulsada por la disposición unificada del grupo CNNC, con la promoción coordinada de las unidades relevantes. Desde la iteración gradual de la tecnología en los laboratorios del NPIC, pasando por los tubos de circonio en los talleres de Western New Zirconium, hasta los conjuntos combustibles en las líneas de producción de CNNC Jianzhong, toda la cadena industrial formó un equipo con responsabilidades claras, colaboración estrecha y apoyo mutuo. Fue precisamente este mecanismo de colaboración en toda la cadena lo que impulsó el exitoso desarrollo de los conjuntos combustibles de la serie CF, logrando un avance revolucionario en la cadena industrial de combustibles nucleares de China.

Preparación a largo plazo: Mantener la línea roja de la seguridad absoluta

Actualmente, el nivel técnico de los productos chinos es comparable al nivel avanzado internacional, y en la I+D de la próxima generación de productos también se encuentran en la misma línea de salida. Sin embargo, todavía existe una brecha en la escala de mercado y el volumen de aplicación de los productos en comparación con sus pares internacionales. Por lo tanto, la industria china de combustibles nucleares, mientras insiste en la innovación científica y tecnológica, debe acelerar el ritmo de promoción y aplicación.

"Cuidado, cuidado y más cuidado; seguridad, seguridad y más seguridad". Jiao Yongjun enfatizó repetidamente que los materiales nucleares deben alcanzar una seguridad absoluta. Indicó que, aunque también desea ver la aplicación rápida de los productos, cada paso no puede apresurarse; cualquier avance en la industria nuclear debe ser cauteloso.

La seguridad es la línea de vida de la industria nuclear y también la base para competir a nivel global. El grupo CNNC sitúa la seguridad nuclear como la máxima prioridad, produce con los "estándares de seguridad más altos del mundo" y ha publicado el estándar empresarial "Sistema de responsabilidad de seguridad nuclear del grupo CNNC", implementando estrictamente las responsabilidades de seguridad nuclear en todos los niveles y puestos.

A nivel mundial, los estándares de control de seguridad nuclear de China son estrictos, el sistema normativo es completo y se encuentra en un nivel de primera clase mundial. Esto también significa que los productos de combustible nuclear, en su promoción industrial, deben cumplir con requisitos extremadamente altos de madurez, estabilidad y fiabilidad a largo plazo. Desde la calificación de las muestras hasta la estabilidad de los lotes, desde la aplicación demostrativa hasta el suministro a gran escala, cada paso debe pasar por una verificación rigurosa para garantizar la "seguridad absoluta".

Actualmente, está surgiendo una ola de desarrollo de la energía nuclear a nivel mundial, y la energía nuclear china también ha entrado en una fase de desarrollo acelerado. Según los planes de desarrollo nacional, se espera que para 2030 y 2035, la capacidad instalada de energía nuclear en China alcance los 110 millones de kW y más de 150 millones de kW, respectivamente. Al mismo tiempo, China se ha unido a la "Declaración de Triplicar la Energía Nuclear", comprometiéndose a triplicar la capacidad instalada de energía nuclear para 2050 en comparación con 2020.

Aprovechando las amplias oportunidades de mercado, el grupo CNNC se centra en tecnologías nucleares de nueva generación como "Hualong Uno 2.0", promoviendo simultáneamente la iteración y actualización de los conjuntos combustibles avanzados CF, manteniendo la tecnología y el tipo de reactor en sintonía. Al mismo tiempo, los resultados tecnológicos centrales acumulados en el campo de los combustibles nucleares se aplican a campos como la aviación y la exploración espacial, arraigándose y liberando valor en más escenarios de aplicación.

De cara al futuro, el núcleo de la competencia en tecnología de combustibles nucleares de China se centrará en dos direcciones principales: "alto quemado" y "cero fallas". Jiao Yongjun explicó que se busca un mayor quemado, mejor seguridad y fiabilidad, lograr "cero fallas" en los conjuntos combustibles e impulsar la actualización continua de la tecnología de combustibles nucleares. "¡Seguiremos resolviendo este 'problema'!"

Cómo cumplir con los requisitos de rendimiento ultraalto de "seguridad absoluta", cómo acelerar la promoción de la aplicación de productos y expandir el mercado, y cómo compensar las deficiencias en las instalaciones de pruebas clave, son nuevos temas que deben abordarse durante el período del "15º Plan Quinquenal".

El reportero se enteró por el grupo CNNC de que, a continuación, el grupo se centrará en la industria de combustibles nucleares, continuará promoviendo la actualización e iteración de los conjuntos combustibles de la serie CF, profundizará la optimización iterativa de la aleación de circonio N36 y desarrollará nuevos materiales de vaina resistentes a accidentes. Al mismo tiempo, compensará las deficiencias en las instalaciones de pruebas clave, promoverá la integración profunda de la digitalización, la fabricación inteligente con la I+D y fabricación de combustibles nucleares, construirá una capacidad de suministro de combustibles diversificada y de espectro completo, y proporcionará un impulso continuo y sólido para que el "corazón chino" lleve a China de ser un gran país nuclear a una potencia nuclear.

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