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没有金刚钻 不揽瓷器活——国家能源核级锆材研发中心的创新故事

   2014-07-23 IP属地 陕西7400
   说起国家能源核级材研发中心,许多人可能也只是听说过这个名字。它到底是干什么的?都干出了什么?估计没几个人知道。
  6月 16日下午,记者来到位于高新区的国核宝锆业股份公司,探访这个带着几分神秘色彩的国家级技术中心。
  记者见到的第一个人就是李刚。这位 38岁的留美博士后是该技术中心的关键人物。四年多时间,他与他的技术团队实现了我国核级锆材的自主化研发,形成了一套完整的核级锆材技术体系和质量保证体系,使国核宝钛具备了批量化生产和供应能力,填补了国内空白,解决了我国核级锆材这一关键材料长期受制于人的问题。
  这里,就让我们一起听听他们辛苦研发背后的那些鲜为人知的故事。
  故事一    严谨的作风让老外满意
  核级锆材是核电站的关键耗材,也是国家重要的战略物资。但是,由于技术水平所限,我国的核级锆材一直依赖进口,这也成为制约我国核电事业发展的瓶颈。
  为了实现中国核级锆材的国产化与自主化,国家核电技术公司与宝钛集团有限公司共同出资成立了国核宝钛锆业股份公司,并于2009年建设国家能源核级锆材研发中心 (含检测中心)。
  李刚就是在这个技术中心建设初期加盟国核宝钛的。中国科学技术大学材料化学本科毕业、美国阿拉巴马大学的化学博士、美国奥本尼州立大学的博士后,在校期间就参加了美国能源部和其他研究中心支持的项目,这些已使李刚在业内小有名气。
  进入国核宝钛,李刚做的第一件事就是牵头创建理化检测中心。
  按照中国计量法的要求,实验室通过中国计量认证( CM A)后提供的数据均具备法律效应。而理化检测中心的体系文件是整个中心的提纲。研发中心引进的是美国西屋公司 AP1000全套核级锆材技术,但是西屋并不提供检测的质量体系文件。换句话说,这方面西屋和研发中心都是空白。
  2010年的夏天,公司还在基础建设时期,办公场地就是租的几层楼。研发中心没有空调,室温将近四十度。就在这样的条件下,李刚花了两个多月时间,翻阅了大量国内外相关文献和资料,独立编写出了《国家能源核级锆材研发中心理化检测中心质量手册》和 30个《理化检测中心程序文件》,共 8万余字。他多次请专家审阅,前后共修改二十几次。后又将质量手册和程序文件翻译成英文 ,请美国西屋公司质量部专家审核,西屋专家认为该体系文件满足核级锆材检测体系要求。
  体系文件有了,但是理化检测中心的建立最终要经过西屋公司的认证。认证的过程至今让李刚印象深刻。认证涉及的 16个检测项目,每个都要与美国西屋实验室进行比对试验。比如,一个检测项目,西屋公司制备 50个样品,送去一半,自己再留一半。由于西屋公司怕数据造假,故意增加了几个不合格的样品。李刚和同事们后来发现,不管怎么检测总有几个样本的数据差异很大。当时,李刚没有犹豫,原原本本将检测结果告诉西屋公司。美国专家看到这个结果,很满意,才如实告诉他们是怎么回事。理化检测中心最终顺利通过了认证。目前,整个核级锆材的检测都在这个实验室进行。
  李刚事后感慨,如果当初为了让结果变得漂亮而伪造数据,就不会有今天权威的理化检测中心。
  故事二     实用的方法为企业解难
  从无到有,从有到优,核级锆材的研发就这样一步步向前迈进。在研发过程中建立 Cl元素的分析方法特别值得一提。
  一般来说,进入金属中的氯是极为有害的,它会造成金属裂纹,严重的会导致断裂。氯含量的准确分析关系到核电站的安全运行。
  目前国内对金属中氯含量的测量方法只有一种,即采用的是于 1992年开始实施的氯化银浊度法来测定。该方法灵敏度低、分析步骤复杂且较难掌握。所以建立符合自己设备与条件的分析方法迫在眉睫。大家都知道,正确的结果是从无数次的失败经验教训中得来的。为建立准确和稳定的方法,李刚和同事们前前后后开展过上百次试验,最终确定了核级锆材氯元素的分析方法——离子浓度法,该方法不仅为国内首创,还打破了国标上氯化银浊度法分析下限为20ppm的限制。
  此外,李刚他们还建立了适用于核级锆材氢元素测量的方法。美国西屋测氢的设备是 20年前的,而国核宝钛的设备是新型的,所以技转资料中检测方法的参数对我们并不适用。李刚带领团队进行了 400多次的试验,得出了符合自己设备与条件的分析方法。
  目前,这两种方法已应用于核级锆材产品的检测中,并根据以上的成果,正在申请两项发明专利。
  研发最终还是要应用到生产当中。这个过程,与其说是一种尝试,不如说是一场考验。
  2012年的一天,理化检测中心在检测分厂的三个铸锭时发现,这三个锭子的一种化学元素达不到技术要求,也就是不合格。但是,分厂送到其他单位检测后,结果显示全部合格。分厂对理化检测中心的检测持怀疑态度。最后,这件事请西屋公司的专家裁决。西屋的专家分别要了实验室的原始数据进行鉴定。过了不久,专家用英文给李刚回了一封长信,信中对李刚团队的检测方法进行了高度评价,同时肯定了理化检测中心的检测没有问题。这次鉴定也实实在在夯实了理化检测中心的正确与权威。
  目前,经过一系列的科研开发,国核宝钛已经实现了海绵锆的自主制备技术,并且拥有100吨 /年核级锆管材的生产能力。
  李刚是“陕西省百人计划”和“国家核电百人计划”人才,同时他还荣获 2012年“国家核电十大技术能手”、 2013年“陕西省职工优秀科技创新人物”。现在的李刚,是国核锆业理化检测中心副主任。
  一些人对李刚的回国感到惋惜,但他从来不后悔。他说,父母在宝鸡,自己家在宝鸡,陪在父母身边尽孝,这才是一个儿子该做的。
  因为李刚从事的是国家关键行业的技术工作,同时他又在美国留学多年。本来,这种身份与背景应该让他骄傲,可是,在回国初期的时候,却常常带给他一些小尴尬。比如,机场安检,别人的证件一看就过,只有他每次都要被“请”到休息室,等上二十多分钟,反复核实后才放行。
  研发中心是一个“ S”形的大楼,除了一些特殊的设备外,记者看不出它和其他楼有什么区别。但就是在这里,李刚和他的伙伴们创造了一个又一个的奇迹,推动着我国的核电事业大踏步向前迈进!
 
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