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　　2013年3月，全球首條工業規模高溫氣冷堆核燃料元件生產線在中核北方核燃料元件有限公司正式開建；2015年4月，生產線進入調試生產階段；2016年3月，生產線投料；2016年8月生產線正式生產。每月生產燃料球從11000多個到17000多個，再到連續3個月每月達產達標燃料球生產能力突破30000個；包覆燃料顆粒生產合格率從30%到逐步提高到80%，再到如今連續生產合格率達到設計指標……短短4年時間，這條“全球首條”工業化規模生產線以超乎預料的成長速度，給外界帶來無限驚喜。

　　誠如在高溫氣冷堆元件生產線專項勞動競賽表彰大會上，該項目的總負責人、中國核燃料有限公司總經理馬文軍提出的要求：要通過這條生產線的建設、調試、生產運行，“出產品、出成果、出經驗、出人才、出精神、出示范”。在這“六出”要求的指導下，這條“世界首條”生產線生產的第20萬個球形燃料元件已經順利下線，標志著“六出”成果的實現，更標志著這條生產線的完全打通和達產達標。

　　“這意味著我國擁有完全自主知識產權的四代堆型的核燃料元件生產線已經進入穩定的規模化生產階段，也意味著從清華大學實驗線首次直接轉換成工業化生產這條技術路線被完全打通，標志著我國高溫氣冷堆燃料元件制造水平已走在了世界的前列。”中核北方副總經理張杰在接受采訪時總結道。

　　一般來說，從實驗線轉化成規模化生產，需要經歷中試階段，而這條生產線直接依托清華大學實驗線就進入工業化生產階段。張杰回憶說：“建設、調試、生產無成熟可借鑒的經驗，人員也沒有相關的生產經驗，設備的可靠性還待驗證。”盡管是“摸著石頭過河”，但通過中核北方和清華大學的“校企合作”，雙方克服了一個又一個難關，最終用產品質量和生產能力說話，實現了“全球首條”生產線的“跳躍式”“生長”，讓我國高溫氣冷堆元件制造水平躋身世界前列。

　　那么，在這條快速成長的“全球首條”生產線背后，是怎樣的生產過程在保障“金牌質量”？又是怎樣的一支團隊在推動這條生產線從無到有的建設？他們又經歷了什么樣的奮斗歷程？近日，記者探訪中核北方，尋找這條生產線背后的奮斗圖景。

    控制精度——像制造工藝品一樣對待產品

　　清華大學核研院院長張作義曾說過：“高溫氣冷堆是目前世界上最安全的核反應堆型之一，高質量的燃料元件是高溫氣冷堆安全運行的可靠保障。”為了達到“高質量”的產品要求，這一顆顆通體烏黑、光滑圓潤，直徑僅60mm的合格燃料球，都經歷了“涅槃”般的生產過程。

　　“燃料球的制備分三個階段——核芯制備、包覆顆粒制造以及燃料球生產制造。第一階段，我們需要生產出直徑為0.5mm的二氧化鈾核芯；第二階段，在0.5mm的核芯上進行4層包覆，制備成0.92mm的包覆顆粒；第三階段，將約12000顆包覆燃料顆粒與基體石墨粉混合，進行壓制，最終制造出直徑60mm的球形燃料元件。每一階段，都有幾十道檢驗“關卡”，一項不合格，就會前功盡棄。”高溫氣冷堆元件廠廠長助理鄭越介紹道，“每一個環節都要精確控制，要像制造工藝品一樣對待我們的產品，這不僅是對我們產品的負責，也是對今后高溫氣冷堆安全運行的負責。”鄭越強調。

　　在核芯制備車間，有一項技術被稱為“筆尖上的工藝”——凝膠分散工藝，0.5mm的球，近似圓珠筆芯大小，這是將八氧化三鈾粉末變成陶瓷二氧化鈾核芯的關鍵步驟。車間分散柱內，肉眼很難分辨的直徑約為0.5mm的凝膠球不斷凝實、降落。要形成如此小的顆粒，流量控制極為關鍵。“為達到工藝參數的精確控制，我們與廠家合作設計了這款流量計，配合我們重新自主設計制造的自動化震蕩信號控制系統，我們的流量控制從原先±10g提高到±0.5g，極大地保證了核芯質量。”核芯制備車間班組長袁忠升滿臉自豪。許多人不知道的是，一開始因為流量不穩定，袁忠升不知為此改了多少個閥門、設計了多少套改進方案，才解決了問題。

　　核芯制備之后，便要使用包覆爐進行包覆，包覆熱解炭層及碳化硅層，每批都得檢測破損率。“一批料里面，約含有4萬多個顆粒，如果有兩個顆粒破損，整個批次就被判定為不合格。”每包覆一爐，都需要完成爐壓、流量、溫度等各個參數的調節。“精細、精細再精細，每一步操作，都需要大家集中精力。”包覆顆粒制備車間主任劉博一絲不茍。與車間工作人員交流，他們經常提到的一句話就是：累小錯犯大錯，每一步都得小心。得益于這樣的企業文化，如今，包覆顆粒單批次的合格率已經超過95%。

　　第三道工藝的難度同樣不容小覷。“要將這12000顆顆粒與石墨混合壓制成芯球，然后再包裹上5mm的無燃料區，如果芯球不居中，就是不合格，前面的工作都白干。”燃料球制備車間主任田久程告訴記者，“更要命的是整個過程完全沒有檢測手段，只能等最后結果。”剛開始，小球合格率很低，田久程回憶：“我們就將壓制完的球背到清華，看看在他們那里進行后續生產合格率怎樣，或者將清華壓制完的球背回來，看看在我們這里繼續生產合格率怎樣。”精雕細琢、精益求精，方成巧匠。多年摸索下來，他們對確保芯球居中累積了豐富的經驗。“用手摸、用眼睛觀察、用耳朵去傾聽。”在這樣的“工匠精神”下，整條生產線的合格率早已超過98%。“金牌質量”也贏得了山東石島灣業主的充分肯定和信任。

　　保證進度——絕不能讓燃料元件成為投產制約

　　中核北方的高溫氣冷堆燃料元件生產線，是國家重大科技專項——高溫氣冷堆核電站示范工程的重要配套項目，這也意味著，高溫氣冷堆投產時，中核北方必須拿出首爐燃料元件。

　　“為了滿足石島灣高溫氣冷堆的建造進度，就必須嚴格把控土建、安裝、調試、生產等各個時間節點。”中核北方高溫氣冷堆燃料元件廠副廠長劉逸波說。可現實的情況是，這是世界首條具有四代特征的核燃料元件工業化生產線。“絕對不能讓我們的燃料元件成為高溫氣冷堆投產的制約。”劉逸波的話擲地有聲。

　　生產線建設前期，廠里就30多個人。2014年，設備陸續進廠，也就是從那時候起，主管設備的副廠長程福林就沒怎么在辦公室呆過，一直來來回回穿梭于各車間現場。“生產線新設備超過800臺套，而且和廠里原有的設備完全不同，我們需要主動和廠家以及清華的老師交流，弄懂整條生產線，不然等到調試、維修階段，出了問題自己完全不知道，怎么去解決？”廠家工程師連續安裝，程福林也在現場駐扎，在后期的調試和維修中，他們現場駐扎時學到的知識都派上了用場。

　　2015年，生產線進入調試階段。“設計院對我們的生產線進行了改造，很多設備完全不同于清華的實驗線，需要一臺一臺調試，還得在固定時間完成整個生產線的聯動調試。”來時還是一頭黑發，現在頭發幾乎全白了的劉博回憶，“調試期間，包覆爐的爐壓不受控，而爐壓又是特別重要的設備。沒辦法，只能連續實驗找原因，完成一爐包覆需要8個小時，我們每天得包4爐。很多技術員都是早上7點鐘進去，一直工作到下午，餓得實在不行了，就出來吃個餅或者吃盒泡面再進去，一直工作到深夜。經過幾個月的連續攻堅，最終解決了問題。”

　　2016年，進入生產階段，包覆顆粒的合格率卻始終上不去。要完成每年30萬個燃料球的生產任務，合格率必須上去！廠里迅速組織了攻關團隊，每周召開2～3次專題會議，討論試驗參數，參數確定好了之后投料生產，生產完了檢測結果拿到手，又立刻開會進行討論。精準篩選，搞清了每一個因素的影響范圍和程度，問題便迎刃而解。

　　這樣的攻堅精神和建設進度也感動了清華大學高溫氣冷堆燃料元件項目主任劉兵：“看著生產線從無到有，再到產品規模化穩定下線，參與研究的幾代人都格外激動，也非常自豪。”

　　穩定生產——走自動化升級改造之路

　　“不以路遙而輟步，不因山高而畏行”。高溫氣冷堆燃料元件廠廠長牛小平告訴記者：“在從實驗室到工業化批量生產期間，作為工廠，不只是生產出合格的產品，更要追求高效率、低成本的穩定安全生產。”

　　由于該生產線是從實驗線轉化過來的，很多操作都是手工操作，自動化程度很低。但是生產能力擴大之后，再采取“人拉肩扛”的方式，操作難度就會很大。“為了穩定生產工藝，進一步提高生產效率，公司決定成立以張杰為負責人的自動化改造團隊，在現有設備基礎上，優化工藝，提升設備本質自動化程度，以滿足今后大規模工業化生產的需求。”鄭越告訴記者。

　　從2014年設備安裝調試開始至今，廠里先后組織開展了“凝膠球分散系統”、“焙燒爐、還原爐裝卸料”、“燒結爐上下料”等14臺設備的自動化改造工作。如今，走進幾乎全自動化的燃料球制備車間，你可以看到3條生產線上，大大小小的機器人有條不紊地進行著各項操作。“原先的球坯裝盤，由人工搬運，料盤加上90個石墨球有50多公斤，燃料球摞起來又有十七層高，全靠手工操作，工作強度很大，而且運輸有風險。如今，這個過程全部交給了機器人。同樣的壓制過程如果全靠工人手工操作，一天不間斷地干到晚最多只能壓1300個球，而現在換成機器操作，每天可以輕松壓制1800個。”鄭越打開了話匣子。

　　當然，要實現自動化，這條路并不好走。人的感官、柔韌性和生物智能性很高，用機器怎么去實現？生產線原本的操作空間就有限，如何設計機器？……一個個問題擺在了眼前。一場無聲的戰役在這群人和機器之間展開。“先讓機器模擬人，人需要的一些操作，都在機器上逐步實現，其次對這些機器進行邏輯上的優先級處理，根據不同優先級和權限去判斷先做什么，再做什么，防止機器之間打架……”為了“馴化”這些機器，除了春節統一放假，鄭越和團隊成員就沒怎么休息。如今，這些機器不僅“溫順”了，還提高了生產線產能、穩定了產品質量、降低了人因失誤及工人的勞動強度。

　　而這條日益成熟的自動化生產線，不僅得到了相關行業以及各級領導的關注和好評，同時也得到了很多國際同行的青睞，一些參觀者過來就挪不開腳。作為世界首條具有工業規模的“示范生產線”，張杰也強調：“在提高生產線自動化水平這條路上，中核北方不會停止。”

　　建立標準——讓“走出去”有標準可依

　　在高溫氣冷堆元件廠的資料室里，密密麻麻擺放著幾百份文件，對于這些文件，牛小平如數家珍，他告訴記者：“在生產線建設過程中，我們結合項目特點建立了具有高溫氣冷堆核燃料元件制造特色的、有效的技術、質量、安全和環保體系，發布各類體系文件共計392份，經過近兩年的調試、運行驗證及不斷完善，已具備整體轉讓條件。”這也意味著，今后高溫氣冷堆燃料元件生產線的擴大甚至“走出去”將有標準可依。

　　劉兵告訴記者：“高溫氣冷堆球形燃料元件生產技術的主要工藝和其他壓水堆的燃料元件生產工藝技術差別很大，沒有大規模工業建設經驗可供參考，包括相關的法規體系等。”清華大學通過實驗室生產摸索出一些經驗，不過更重要的是結合工業化生產建立新的標準。在“全球”首條生產線調試初期，中核北方就將各項標準的建立擺在首位。“我們采用‘多方取經’的方式，借鑒中核北方公司其它燃料元件生產分廠的標準，搭建起各項標準的大框架。”劉逸波介紹道。

　　在調試和生產過程中，廠里動員車間、作業區技術骨干和一線崗位人員參與，對工藝標準進一步完善，形成可視性、可操作性、數據量化的崗位作業標準。同時，建立了完善的反饋渠道，通過追蹤標準實施效果、累積問題庫、跟蹤工藝、改進設備、建立數據庫等途徑，對已形成的工藝標準持續更新和完善。除此之外，結合生產經驗，還對很多條目進行了細化，確保每一個技術指標都合格。得益于技術、質量、安全和環保體系方面的有效管理，生產線自建造以來，從未發生過安全事故，多項管理還榮登集團QC成果榜單。

　　培養隊伍——大團隊的生命力

　　提到全球首條高溫氣冷堆燃料元件生產線的成長速度，就不得不提這支隊伍的團隊所迸發的生命力。所有的成就都離不開這個大團隊的協作。這支隊伍里，有各級領導，他們的支持、鼓勵讓大家信心十足，敦促大家不斷前進，促進了生產線的建設與發展；有清華老師，他們將自己的技術分享給團隊，也將嚴謹的科學精神貫穿到整個建設生產過程；在這支隊伍里，有從其他成熟的元件生產線上調過來的老廠師傅，他們帶來了工程建設經驗，也將中核北方老一輩人特別能吃苦、特別能奉獻的精神傳遞給團隊；還有很多新入職的年輕人，他們用積極的心態接受學習新事物，勇往無前、不懈創新，從而推動這條生產線不斷優化升級。

　　清華大學的劉兵老師，現場一有問題就從北京過來，有時候早上過來，晚上再趕回去；從融化鈣業過來的李俊現在在包覆車間，他有四本筆記本記滿了工作總結，確保了各項數據、指標有據可查；86年出生的沈巍巍，現在已經是核芯制備車間主任，他帶領車間人員攻克了配膠、分散等一道又一道工序……在這條生產線建設、調試、生產過程中，大家都將自己的經驗、智慧、勇氣注入到這個團隊，傳承、融合、創新，從而匯聚成屬于高溫氣冷堆燃料元件制造隊伍的活力。

　　經過短短幾年的鍛煉，團隊里的很多人已經成為這個領域的行家里手，這也為今后高溫堆燃料元件的發展奠定了人才基礎。（葛維維）