在当今世界能源格局深刻变革的背景下,核电作为清洁能源的重要组成部分,其关键材料的自主研发能力直接关系到国家能源安全与科技自立自强。作为拥有60年科研生产历史的国家高新技术企业,方大炭素公司凭借在核电用炭/石墨材料领域的持续突破,成功实现了从“跟跑者”到“领跑者”的跨越,为我国核电事业发展提供了坚实支撑。
创新引领:从传统制造到高端突破
方大炭素自2002年登陆上海证券交易所、2006年成功改制以来,通过持续的技术创新和产业升级,已发展成为全球炭素制品单体产量最大的现代化企业集团。在“科技强企”战略指引下,公司构建了完善的产学研协同创新体系,先后建立了国家级企业技术中心、博士后科研工作站等创新平台,为核电用炭/石墨材料的研发奠定了坚实基础。
2008年,公司承担国家科技重大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”研究课题中的炭堆内构件制造技术研究,并承担起相应的生产供货任务,标志着正式进军核级炭素材料领域。作为当时项目的核心成员之一的梁峰(现任石墨烯新材料研究院副院长)回忆道:“当时国内核级炭素材料完全依赖进口,我们既没有现成经验可循,也缺乏相关技术标准,一切都要从零开始。”
攻坚克难:实现从0到1的突破
面对技术空白,方大炭素组建了技术研发联合攻关团队。团队细致入微的工作为公司在炭堆内构件制造合同竞标中提供了坚实可靠的理论数据支撑,也为后续的成功中标奠定了坚实基础。
然而,中标仅仅是漫长征途的起点,更艰巨的挑战接踵而至。梁峰和同事们迅速进入战斗状态,厉兵秣马,日夜奋战。他们面临的首要任务,便是获取《中华人民共和国民用核安全设备制造许可证》。这一许可证的获取,对企业的技术水平、管理能力等方面都有着极高的要求。项目组查阅大量资料,对照标准逐条完善,经过无数次的整改与优化,终于顺利通过取证。同时,他们的项目还得到了甘肃省科技厅专家组的认可,获得了宝贵的支持性资金。
在技术研发过程中,抗压强度、抗拉强度等关键性能指标低的问题成为横亘在科研人员面前的“拦路虎”。为了解决这些难题,项目组开展了多批次试验。每一次试验,他们都详细记录数据,分析结果,根据试验反馈进行技术改进,再进行新一轮的试验对比。在这个过程中,他们不断摸索,逐步掌握了各向同性或近似各向同性原料焦的选择和评判方法。针对大尺寸含硼炭堆内构件成型、焙烧工艺的关键技术难题,他们深入分析项目特点,组织技术骨干开展联合攻关。通过无数次的尝试与创新,终于攻克了这一难关。此外,炭堆内构件机械加工精度和预组装方式以及预组装外形尺寸测量等技术难题,也在他们的不懈努力下被一一破解。
最终,项目组形成了一整套完善的制造炭堆内构件作业指导书。按照这份指导书生产出的产品,各项指标均符合《炭堆内构件制造技术研究》任务合同考核指标要求,并成功应用于华能山东石岛湾200MW高温气冷堆核电站示范工程。这一成果意义非凡,标志着公司核级炭材料在国内率先应用于全球首座第四代高温气冷堆,实现了核安全级炭材料从0到1的重大突破。
方大炭素在取得技术突破的同时,也积极推动行业标准的建设。公司主持起草并申报的《高温气冷堆用炭堆内构件》行业标准和《炭素材料静态弹性模量和泊松比试验方法》国家标准先后颁布实施,为行业的规范化发展提供了重要依据。
优质产品的生产离不开先进装备的保障。在高温气冷堆炭堆内构件研发期间,方大炭素大手笔投入,投资7000多万元新建了机械加工专用无尘恒温车间。同时,专门引进1台德国振动成型机,这台设备对产品均匀性和成型稳定性起到了关键的保障作用。
持续突破:迈向核级石墨国产化
在炭堆内构件取得突破后,方大炭素将目光投向了更前沿的核级石墨领域。2016年,方大炭素子公司成都炭材自筹资金启动“高温气冷堆用核级石墨国产化技术研究”项目。
2019年,公司与俄罗斯国家科学技术中心反应堆研究院签订了《石墨辐照及辐照后测试》合同,利用其BOR-60反应堆,对方大炭素全资子公司成都炭材生产的CT-10石墨材料进行不同温度点、不同中子剂量下的全辐照试验。2024年3月公布的试验结果显示,样品在最高剂量、最高温度辐照后仍保持优异性能,标志着我国核级石墨研发跻身世界前列。
创新启示:科技自立自强的生动实践
展望未来,方大集团副总裁、方大炭素董事长马卓表示:“我们将继续聚焦国家战略需求,在核电用炭/石墨材料研发等高端领域持续创新,为保障国家能源安全作出新的更大贡献。”
从高温气冷堆到快中子堆,方大炭素用十六年的坚守与创新,书写了中国炭素工业从“跟跑”到“领跑”的精彩篇章。这条创新之路,不仅彰显了新时代中国企业的科技担当,更为实现高水平科技自立自强提供了生动注脚。(罗永岗 赵成林)