《壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材》（征求意見稿）-編制說明

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(jiǎn)況1、任務(wù)來源本項(xiàng)目來源于中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃（核協(xié)科函2021743號(hào)），關(guān)于核設(shè)備制造單位核安全文化評(píng)估指南等14項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)通過立項(xiàng)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(jì)院有限公司負(fù)責(zé)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(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)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(biāo)準(zhǔn)編制的任務(wù)后，上海核工程研究設(shè)計(jì)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(guó)核鈾業(yè)發(fā)展

2、有限責(zé)任公司成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編制工作按照起草階段、征求意見稿階段、送審稿階段、報(bào)批稿階段分別進(jìn)行了任務(wù)分工和籌劃，并按計(jì)劃完成了征求意見稿編制階段任務(wù)。2.1起草階段根據(jù)任務(wù)要求，上海核工程研究設(shè)計(jì)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(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司成立了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，組織編制工作。標(biāo)準(zhǔn)編制工作組制定了標(biāo)準(zhǔn)編制工作計(jì)劃、編寫大綱，明確任務(wù)分工及各階段進(jìn)度計(jì)劃。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)編制工作組成員集中培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)GB/T 1.1-2020相關(guān)要求，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)制定工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)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(yīng)用實(shí)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(cè)試結(jié)果、中核北方核燃料元件有限公司和國(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)反饋，于2022年1月形成草案稿。2022年2月，工作組召開標(biāo)準(zhǔn)編制工作會(huì)議，會(huì)議討論了當(dāng)前國(guó)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(dòng)態(tài)，擬納入本標(biāo)準(zhǔn)方案的技術(shù)先進(jìn)性、成熟程度以及是否涉及專利等，確定了標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)編制工作組針對(duì)草案稿討論的意見、建議進(jìn)行歸納、總結(jié)，于2022年3月編寫完成了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)編制工作組組織征求意見稿研討會(huì)，對(duì)征求意見稿的內(nèi)容條款和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行逐條研討，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編制過程中遇到的相關(guān)問題進(jìn)行深入交流并達(dá)成共識(shí)，確定了標(biāo)準(zhǔn)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(jì)院有限公司作為主編單位負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)反饋制造和檢測(cè)結(jié)果，中核北方核燃料元件有限公司和國(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司作為用戶，負(fù)責(zé)反饋產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)反饋。主要成員：陸輝、盧俊強(qiáng)、陳向陽、周云清、王星明、白雪、米文俊、龔樹河。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)編制原則

5、是立足于技術(shù)先進(jìn)，規(guī)范合理，通俗易懂，針對(duì)壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材的設(shè)計(jì)需求，結(jié)合燃料用二硼化鋯靶材國(guó)內(nèi)制造和工程應(yīng)用實(shí)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(fù)責(zé)反饋制造和檢測(cè)結(jié)果。中核北方核燃料元件有限公司和國(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司為用戶單位，負(fù)責(zé)產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)反饋。（1）科學(xué)性本標(biāo)準(zhǔn)編制小組對(duì)二硼化鋯靶材技術(shù)條件進(jìn)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(duì)二硼化鋯靶材國(guó)產(chǎn)化制造、性能測(cè)試，進(jìn)行大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，中核北方核燃料元件有限公司和國(guó)核鈾業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司針對(duì)二硼化鋯靶材產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)和應(yīng)用的技術(shù)反饋。在此基礎(chǔ)上針對(duì)二硼化鋯靶材的技術(shù)指標(biāo)

6、要求，進(jìn)行了認(rèn)真的總結(jié)分析和針對(duì)國(guó)內(nèi)工業(yè)體系的適應(yīng)性調(diào)整，本著標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通俗易懂，適用性強(qiáng)的原則和滿足新版標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則要求的前提下開展了編制。（2）實(shí)用性本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓水堆核電廠燃料用二硼化鋯靶材技術(shù)要求進(jìn)行了規(guī)范，規(guī)定了二硼化鋯靶材技術(shù)評(píng)價(jià)的全過程，包括對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明文件等環(huán)節(jié)進(jìn)行了規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二硼化鋯靶材的制造全過程，包括化學(xué)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(yàn)方法、檢驗(yàn)項(xiàng)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(píng)價(jià)方法，使其向科學(xué)化、合理化方向邁進(jìn)，減少技術(shù)評(píng)價(jià)的主觀性、隨意性，增加科

7、學(xué)性、客觀性，從而達(dá)到提高核電行業(yè)質(zhì)量管控水平的目的。2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)編寫的格式遵從GB/T 1.1-2020的要求。化學(xué)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(duì)雜質(zhì)元素含量的要求，在ZrB2靶材中對(duì)相關(guān)的雜質(zhì)含量進(jìn)行了限制。另外，應(yīng)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(yīng)根據(jù)反應(yīng)堆堆芯物理設(shè)計(jì)要求，在訂購(gòu)合同中規(guī)定B含量以及10B豐度。密度：ZrB2靶材的密度應(yīng)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(yīng)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(dǎo)熱效果，應(yīng)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(shí)，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(yīng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)編制的目的是實(shí)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(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。保證同行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求以及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前為加深燃耗、延長(zhǎng)循環(huán)而發(fā)展的幾種主流可燃毒物之

9、一。目前國(guó)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(duì)原材料（二氧化鈾芯塊和ZrB2靶材）的控制要求。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)已有標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)二氧化鈾芯塊技術(shù)條件（GB/T 10266-2008）對(duì)二氧化鈾芯塊進(jìn)行規(guī)范，但缺少ZrB2靶材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)險(xiǎn)。因此，急需對(duì)ZrB2靶材制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范國(guó)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(yàn)（或驗(yàn)證）情況本標(biāo)準(zhǔn)編制的目的是實(shí)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(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。保證同行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求以及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用實(shí)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(cè)試結(jié)果，完成了燃料用ZrB2靶材的化學(xué)成分、密度、粗糙度、平面度、清潔度、表面缺陷等檢測(cè)，關(guān)鍵性能指標(biāo)均得到了一致性驗(yàn)證。2個(gè)混料批的雜質(zhì)含量檢測(cè)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(cè)結(jié)果如表2所示，各項(xiàng)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)均滿足性能指標(biāo)要求。表1雜質(zhì)元素含量檢測(cè)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(cè)結(jié)果序號(hào)靶材編號(hào)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(gè)，尺寸符合要求420181114-a-25.853.20.02無油垢、潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)

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(gè)，尺寸符合要求1020181207-a-45.733.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1120181207-a-55.733.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1220181207-a-65.733.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1320181207-b-15.743.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1420181207-b-25.743.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1520181207-b-35.743.20.02無油垢、潤(rùn)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(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1720181207-b-55.743.20.02無油垢、潤(rùn)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(gè)，尺寸符合要求1820181207-b-65.743.20.02無油垢、潤(rùn)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(rùn)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(gè)，尺寸符合要求2020181207-c-25.763.20.02無油垢、潤(rùn)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(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況本標(biāo)準(zhǔn)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(guó)際、國(guó)外對(duì)比情況1、項(xiàng)目與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)采用程度的考慮本標(biāo)準(zhǔn)沒有采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在制定過程中未查到同類國(guó)際、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。2、與國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)不涉及相關(guān)國(guó)內(nèi)、行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)。3、發(fā)展趨勢(shì)本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)具有先進(jìn)性，相關(guān)技術(shù)已在國(guó)外多個(gè)壓水堆核電廠以及國(guó)內(nèi)AP1000核電廠得到應(yīng)用，國(guó)內(nèi)目前也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，技術(shù)成熟程度也較高，本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)不涉及專利。七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明