1、壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材編制說明（征求意見稿）一、工作簡況1、任務來源本項目來源于中國核能行業(yè)協(xié)會團體標準制定計劃（核協(xié)科函2021743號），關(guān)于核設(shè)備制造單位核安全文化評估指南等14項團體標準通過立項審批的通知。根據(jù)通知，壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材由上海核工程研究設(shè)計院有限公司負責編制，參編單位為有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司。編制周期為2022年1月到2022年12月。2、主要工作過程接到該標準編制的任務后，上海核工程研究設(shè)計院有限公司與有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、國核鈾業(yè)發(fā)展

2、有限責任公司成立了標準編制工作組，對標準編制工作按照起草階段、征求意見稿階段、送審稿階段、報批稿階段分別進行了任務分工和籌劃，并按計劃完成了征求意見稿編制階段任務。2.1起草階段根據(jù)任務要求，上海核工程研究設(shè)計院有限公司聯(lián)合有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司、中核北方核燃料元件有限公司和國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司成立了中國核能行業(yè)協(xié)會團體標準編制工作組，組織編制工作。標準編制工作組制定了標準編制工作計劃、編寫大綱，明確任務分工及各階段進度計劃。同時標準編制工作組成員集中培訓，認真學習GB/T 1.1-2020相關(guān)要求，結(jié)合標準制定工作的各個環(huán)節(jié)，進行了研究和探討。工作組經(jīng)過技術(shù)調(diào)研，依據(jù)壓水

3、堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材的工程應用實踐，以及有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司制造測試結(jié)果、中核北方核燃料元件有限公司和國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司產(chǎn)品復驗和應用經(jīng)驗反饋，于2022年1月形成草案稿。2022年2月，工作組召開標準編制工作會議，會議討論了當前國內(nèi)外壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材相關(guān)技術(shù)發(fā)展動態(tài)，擬納入本標準方案的技術(shù)先進性、成熟程度以及是否涉及專利等，確定了標準起草的總體框架和主要內(nèi)容。2.2 征求意見稿編制階段標準編制工作組針對草案稿討論的意見、建議進行歸納、總結(jié)，于2022年3月編寫完成了中國核能行業(yè)協(xié)會團體標準壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材的征求意見初稿。2022年4月

4、，標準編制工作組組織征求意見稿研討會，對征求意見稿的內(nèi)容條款和技術(shù)指標進行逐條研討，對標準編制過程中遇到的相關(guān)問題進行深入交流并達成共識，確定了標準征求意見稿的內(nèi)容，完成征求意見稿。3、主要參加單位和工作組成員及其所作的工作等上海核工程研究設(shè)計院有限公司作為主編單位負責標準的編制工作，有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司作為參編單位，也是生產(chǎn)制造單位，負責反饋制造和檢測結(jié)果，中核北方核燃料元件有限公司和國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司作為用戶，負責反饋產(chǎn)品復驗和應用經(jīng)驗反饋。主要成員：陸輝、盧俊強、陳向陽、周云清、王星明、白雪、米文俊、龔樹河。二、標準編制原則和主要內(nèi)容1、標準編制原則本標準編制原則

5、是立足于技術(shù)先進，規(guī)范合理，通俗易懂，針對壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材的設(shè)計需求，結(jié)合燃料用二硼化鋯靶材國內(nèi)制造和工程應用實踐形成。有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司為生產(chǎn)制造單位，負責反饋制造和檢測結(jié)果。中核北方核燃料元件有限公司和國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司為用戶單位，負責產(chǎn)品復驗和應用經(jīng)驗反饋。（1）科學性本標準編制小組對二硼化鋯靶材技術(shù)條件進行了深入的調(diào)研，包括有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司對二硼化鋯靶材國產(chǎn)化制造、性能測試，進行大量實測數(shù)據(jù)驗證，中核北方核燃料元件有限公司和國核鈾業(yè)發(fā)展有限責任公司針對二硼化鋯靶材產(chǎn)品復驗和應用的技術(shù)反饋。在此基礎(chǔ)上針對二硼化鋯靶材的技術(shù)指標

6、要求，進行了認真的總結(jié)分析和針對國內(nèi)工業(yè)體系的適應性調(diào)整，本著標準規(guī)范，通俗易懂，適用性強的原則和滿足新版標準編寫規(guī)則要求的前提下開展了編制。（2）實用性本標準對壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材技術(shù)要求進行了規(guī)范，規(guī)定了二硼化鋯靶材技術(shù)評價的全過程，包括對產(chǎn)品技術(shù)要求、檢驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志和質(zhì)量證明文件等環(huán)節(jié)進行了規(guī)定。本標準對二硼化鋯靶材的制造全過程，包括化學成分、密度、尺寸、粗糙度、平面度、清潔度、表面缺陷、組批、取樣、檢驗方法、檢驗項目、合格判據(jù)等技術(shù)環(huán)節(jié)建立規(guī)范，以統(tǒng)一壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材技術(shù)評價方法，使其向科學化、合理化方向邁進，減少技術(shù)評價的主觀性、隨意性，增加科

7、學性、客觀性，從而達到提高核電行業(yè)質(zhì)量管控水平的目的。2、標準主要內(nèi)容的依據(jù)本標準編寫的格式遵從GB/T 1.1-2020的要求。化學成分：要求ZrB2靶材的純度盡可能高，依據(jù)燒結(jié)二氧化鈾芯塊技術(shù)條件（GB/T 10266-2008）中對雜質(zhì)元素含量的要求，在ZrB2靶材中對相關(guān)的雜質(zhì)含量進行了限制。另外，應要求中子吸收截面較大的稀土元素（Gd、Eu、Dy、Sm、Cd）的含量盡可能低。應根據(jù)反應堆堆芯物理設(shè)計要求，在訂購合同中規(guī)定B含量以及10B豐度。密度：ZrB2靶材的密度應盡可能高，以提高涂覆效率以及涂覆層質(zhì)量。尺寸：ZrB2靶材的尺寸由涂覆夾具的需求而定，應保證靶材能夠裝入夾具中，并與涂

8、覆設(shè)備陰極緊貼。粗糙度和平面度：粗糙度和平面度影響ZrB2靶材的導熱效果，應控制ZrB2靶材表面粗糙度和平面度，避免ZrB2靶材和涂覆設(shè)備陰極之間產(chǎn)生拱橋，涂覆時，拱橋區(qū)域的靶材將冷卻不充分，容易發(fā)生碎裂。清潔度：應使靶材表面保持清潔，避免引入雜質(zhì)。表面缺陷：表面缺陷影響靶材的利用率，同時較多的缺陷將影響涂覆設(shè)備陰極壽命。3、解決的主要問題本標準編制的目的是實現(xiàn)壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材生產(chǎn)技術(shù)的標準化和規(guī)范化。保證同行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求以及評判標準的一致性。ZrB2靶材涂覆于二氧化鈾芯塊上形成二硼化鋯-二氧化鈾芯塊，它是一種整體型可燃毒物，是當前為加深燃耗、延長循環(huán)而發(fā)展的幾種主流可燃毒物之

9、一。目前國內(nèi)部分核電廠已開始大量使用二硼化鋯-二氧化鈾芯塊，為了確保核電廠的安全性，需保證二硼化鋯-二氧化鈾芯塊的產(chǎn)品質(zhì)量，繼而提出了對原材料（二氧化鈾芯塊和ZrB2靶材）的控制要求。當前，國內(nèi)已有標準燒結(jié)二氧化鈾芯塊技術(shù)條件（GB/T 10266-2008）對二氧化鈾芯塊進行規(guī)范，但缺少ZrB2靶材的產(chǎn)品標準，不利于保證核電廠的質(zhì)量安全以及控制產(chǎn)品的供貨風險。因此，急需對ZrB2靶材制定統(tǒng)一的標準，規(guī)范國內(nèi)ZrB2靶材的工程化產(chǎn)品質(zhì)量，保證核電廠安全。三、主要試驗（或驗證）情況本標準編制的目的是實現(xiàn)壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材生產(chǎn)技術(shù)的標準化和規(guī)范化。保證同行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求以及評判標準的一

10、致性。依據(jù)壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材的工程應用實踐，以及有研資源環(huán)境技術(shù)研究院（北京）有限公司制造測試結(jié)果，完成了燃料用ZrB2靶材的化學成分、密度、粗糙度、平面度、清潔度、表面缺陷等檢測，關(guān)鍵性能指標均得到了一致性驗證。2個混料批的雜質(zhì)含量檢測結(jié)果如表1所示，20塊靶材的密度、粗糙度、平面度、清潔度、表面缺陷檢測結(jié)果如表2所示，各項檢測相關(guān)數(shù)據(jù)均滿足性能指標要求。表1雜質(zhì)元素含量檢測結(jié)果單位為ppm元素含量HF20171218-1HF20181023樣品1樣品2樣品3樣品4樣品1樣品2樣品3樣品4Al5663605921302226Ca1816151725212227Mg39323632

11、39372930Cr120120110130110100130140Co6260606341384044Fe430440400450360310330380Ni210200200220180150170190N560710840850310380420420Si1109710010030393734Th0.220.250.220.180.210.150.210.14總量1605.21738.31821.21921.21116.21105.21200.21291.1Gd+Eu+Dy+Sm+Cd5.515.625.575.525.535.425.565.45表2密度、粗糙度、平面度、清潔度、表面缺

12、陷檢測結(jié)果序號靶材編號密度(gcm-3)粗糙度(m Ra)平面度(mm)清潔度表面缺陷120180425-c-15.843.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷220180505-c-15.853.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷320181114-a-15.853.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷1個，尺寸符合要求420181114-a-25.853.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的

13、掉塊；無目視可見的缺陷520181114-b-15.853.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷620181114-b-25.853.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷720181207-a-15.733.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷820181207-a-25.733.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷920181207-a-35.733.20.02無油垢、潤

14、滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷2個，尺寸符合要求1020181207-a-45.733.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷1個，尺寸符合要求1120181207-a-55.733.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷2個，尺寸符合要求1220181207-a-65.733.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷1個，尺寸符合要求1320181207-b-15.743.20.02無油垢、潤滑脂、污

15、垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷2個，尺寸符合要求1420181207-b-25.743.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷2個，尺寸符合要求1520181207-b-35.743.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷1620181207-b-45.743.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷2個，尺寸符合要求1720181207-b-55.743.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金

16、屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷1個，尺寸符合要求1820181207-b-65.743.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷1920181207-c-15.763.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；目視可見的缺陷1個，尺寸符合要求2020181207-c-25.763.20.02無油垢、潤滑脂、污垢、棉絮、粉塵、水汽或金屬顆粒無目視可見的掉塊；無目視可見的缺陷四、標準中涉及專利的情況本標準不涉及專利問題。五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況本標準的制定規(guī)范壓水堆核電廠燃料用二硼化

17、鋯靶材的工程化產(chǎn)品質(zhì)量，繼而保證ZrB2-UO2芯塊的產(chǎn)品質(zhì)量，保證核電廠安全。六、與國際、國外對比情況1、項目與國際標準或國外先進標準采用程度的考慮本標準沒有采用國際標準，在制定過程中未查到同類國際、國外標準。2、與國內(nèi)相關(guān)標準間的關(guān)系本標準不涉及相關(guān)國內(nèi)、行業(yè)和地方標準。3、發(fā)展趨勢本標準的技術(shù)具有先進性，相關(guān)技術(shù)已在國外多個壓水堆核電廠以及國內(nèi)AP1000核電廠得到應用，國內(nèi)目前也已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，技術(shù)成熟程度也較高，本標準的技術(shù)不涉及專利。七、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強制性標準的協(xié)調(diào)性本標準是針對壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材規(guī)范，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準協(xié)調(diào)一致。八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無。九、標準性質(zhì)的建議說明