在當今世界能源格局深刻變革的背景下，核電作為清潔能源的重要組成部分，其關(guān)鍵材料的自主研發(fā)能力直接關(guān)系到國家能源安全與科技自立自強。作為擁有60年科研生產(chǎn)歷史的國家高新技術(shù)企業(yè)，方大炭素公司憑借在核電用炭/石墨材料領(lǐng)域的持續(xù)突破，成功實現(xiàn)了從“跟跑者”到“領(lǐng)跑者”的跨越，為我國核電事業(yè)發(fā)展提供了堅實支撐。

　　創(chuàng)新引領(lǐng)：從傳統(tǒng)制造到高端突破

　　方大炭素自2002年登陸上海證券交易所、2006年成功改制以來，通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，已發(fā)展成為全球炭素制品單體產(chǎn)量最大的現(xiàn)代化企業(yè)集團。在“科技強企”戰(zhàn)略指引下，公司構(gòu)建了完善的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新體系，先后建立了國家級企業(yè)技術(shù)中心、博士后科研工作站等創(chuàng)新平臺，為核電用炭/石墨材料的研發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　2008年，公司承擔(dān)國家科技重大專項“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”研究課題中的炭堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù)研究，并承擔(dān)起相應(yīng)的生產(chǎn)供貨任務(wù)，標志著正式進軍核級炭素材料領(lǐng)域。作為當時項目的核心成員之一的梁峰（現(xiàn)任石墨烯新材料研究院副院長）回憶道：“當時國內(nèi)核級炭素材料完全依賴進口，我們既沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可循，也缺乏相關(guān)技術(shù)標準，一切都要從零開始。”

　　攻堅克難：實現(xiàn)從0到1的突破

　　面對技術(shù)空白，方大炭素組建了技術(shù)研發(fā)聯(lián)合攻關(guān)團隊。在項目申報初期，梁峰帶領(lǐng)項目組全體成員全身心投入到緊張的準備工作中。他們?nèi)缤艿墓そ常屑氀凶x設(shè)備圖紙，將每一個細節(jié)都銘記于心。通過歸類、整理海量的數(shù)據(jù)反復(fù)核算，最終確定了產(chǎn)品的總重。在此基礎(chǔ)上，他們精心設(shè)計毛坯產(chǎn)品的尺寸，規(guī)劃生產(chǎn)工藝流程。這些細致入微的工作，為公司在炭堆內(nèi)構(gòu)件制造合同競標中提供了堅實可靠的理論數(shù)據(jù)支撐，也為后續(xù)的成功中標奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　然而，中標僅僅是漫長征途的起點，更艱巨的挑戰(zhàn)接踵而至。梁峰和同事們迅速進入戰(zhàn)斗狀態(tài)，厲兵秣馬，日夜奮戰(zhàn)。他們面臨的首要任務(wù)，便是獲取《中華人民共和國民用核安全設(shè)備制造許可證》。這一許可證的獲取，對企業(yè)的技術(shù)水平、管理能力等方面都有著極高的要求。項目組查閱大量資料，對照標準逐條完善，經(jīng)過無數(shù)次的整改與優(yōu)化，終于順利通過取證。同時，他們的項目還得到了甘肅省科技廳專家組的認可，獲得了寶貴的支持性資金。

　　在技術(shù)研發(fā)過程中，抗壓強度、抗拉強度等關(guān)鍵性能指標低的問題成為橫亙在科研人員面前的“攔路虎”。為了解決這些難題，項目組開展了多批次試驗。每一次試驗，他們都詳細記錄數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，根據(jù)試驗反饋進行技術(shù)改進，再進行新一輪的試驗對比。在這個過程中，他們不斷摸索，逐步掌握了各向同性或近似各向同性原料焦的選擇和評判方法。針對大尺寸含硼炭堆內(nèi)構(gòu)件成型、焙燒工藝的關(guān)鍵技術(shù)難題，他們深入分析項目特點，組織技術(shù)骨干開展聯(lián)合攻關(guān)。通過無數(shù)次的嘗試與創(chuàng)新，終于攻克了這一難關(guān)。此外，炭堆內(nèi)構(gòu)件機械加工精度和預(yù)組裝方式以及預(yù)組裝外形尺寸測量等技術(shù)難題，也在他們的不懈努力下被一一破解。

　　最終，項目組形成了一整套完善的制造炭堆內(nèi)構(gòu)件作業(yè)指導(dǎo)書。按照這份指導(dǎo)書生產(chǎn)出的產(chǎn)品，各項指標均符合《炭堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù)研究》任務(wù)合同考核指標要求，并成功應(yīng)用于華能山東石島灣200MW高溫氣冷堆核電站示范工程。這一成果意義非凡，標志著公司核級炭材料在國內(nèi)率先應(yīng)用于全球首座第四代高溫氣冷堆，實現(xiàn)了核安全級炭材料從0到1的重大突破。

　　方大炭素在取得技術(shù)突破的同時，也積極推動行業(yè)標準的建設(shè)。公司主持起草并申報的《高溫氣冷堆用炭堆內(nèi)構(gòu)件》行業(yè)標準和《炭素材料靜態(tài)彈性模量和泊松比試驗方法》國家標準先后頒布實施，為行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展提供了重要依據(jù)。其研發(fā)成果也屢獲殊榮，2015年11月，高溫氣冷堆用炭堆內(nèi)構(gòu)件在甘肅首屆“創(chuàng)新杯”工業(yè)設(shè)計大賽中獲得優(yōu)秀獎；2017年11月參加第十九屆中國國際高新技術(shù)成果交易會獲得了“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”；2018年12月，課題順利通過國家能源局核電專項辦公室組織的驗收。

　　優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開先進裝備的保障。在高溫氣冷堆炭堆內(nèi)構(gòu)件研發(fā)期間，方大炭素大手筆投入，投資7000多萬元新建了機械加工專用無塵恒溫車間。同時，專門引進1臺德國振動成型機，這臺設(shè)備對產(chǎn)品均勻性和成型穩(wěn)定性起到了關(guān)鍵的保障作用。如今，公司已形成了年產(chǎn)3萬噸炭/石墨堆芯材料的產(chǎn)能和800噸炭/石墨堆內(nèi)構(gòu)件機械加工能力的產(chǎn)線基地，為后續(xù)的生產(chǎn)和研發(fā)提供了堅實的硬件基礎(chǔ)。

　　通過承接高溫氣冷堆炭堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù)研究課題和保障生產(chǎn)供貨，方大炭素培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才，涵蓋研發(fā)人員、工藝和技術(shù)人員、核質(zhì)保管理人員、核安全級炭素制品機械加工人員和測試人員等多個領(lǐng)域。這些人才具備研究和生產(chǎn)高溫氣冷堆用炭堆內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)品等高性能特種炭素制品的能力，為國家重大科技專項高溫氣冷堆炭的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)保障。

　　持續(xù)突破：邁向核級石墨國產(chǎn)化

　　在炭堆內(nèi)構(gòu)件取得突破后，方大炭素將目光投向了更前沿的核級石墨領(lǐng)域。2016年，方大炭素子公司成都炭材自籌資金啟動“高溫氣冷堆用核級石墨國產(chǎn)化技術(shù)研究”項目。

　　“核級石墨的研發(fā)難度遠超預(yù)期。”項目負責(zé)人表示：“我們不僅要解決材料純度問題，還要確保其在強輻射環(huán)境下的穩(wěn)定性。”經(jīng)過3年的刻苦鉆研，科研人員成功制備出達到日本東洋IG110產(chǎn)品水平的核級石墨。這一成果打破了國外技術(shù)壟斷，實現(xiàn)了核級石墨國產(chǎn)化的重要突破。

　　2019年，公司與俄羅斯國家科學(xué)技術(shù)中心反應(yīng)堆研究院簽訂了《石墨輻照及輻照后測試》合同，利用其BOR-60反應(yīng)堆，對方大炭素全資子公司成都炭材生產(chǎn)的CT-10石墨材料進行不同溫度點、不同中子劑量下的全輻照試驗。2024年3月公布的試驗結(jié)果顯示，樣品在最高劑量、最高溫度輻照后仍保持優(yōu)異性能，標志著我國核級石墨研發(fā)躋身世界前列。

　　布局未來：開拓快堆用含硼石墨新領(lǐng)域

　　基于在核級材料領(lǐng)域的技術(shù)積累，2019年方大炭素敏銳地捕捉到國家核電工程項目600MW示范快堆工程用含硼石墨及后續(xù)商業(yè)化快堆用含硼石墨的廣闊市場前景，果斷著手立項研發(fā)快堆用含硼石墨。同時，公司向蘭州市科技局申報了《600MW示范快堆用含硼石墨研究及其產(chǎn)業(yè)化》項目，該項目憑借其創(chuàng)新性和重要性，被蘭州市科技局評為2019年蘭州市十大科技項目。

　　公司副總工程師李長平對研發(fā)含硼石墨的過程記憶猶新。從開始設(shè)計方案到投入生產(chǎn)工序的3個月時間里，他和團隊面臨著重重困難。他們查閱了大量國內(nèi)外資料，試圖從浩如煙海的信息中尋找靈感和突破點。在實驗過程中，方案一次次被推翻，實驗一次次重來，但他們始終沒有氣餒。憑借著堅韌不拔的毅力和對科技創(chuàng)新的執(zhí)著追求，經(jīng)過無數(shù)次的探索、嘗試，他們終于找到了關(guān)鍵技術(shù)的突破口。

　　從2019年到2024年，快堆用含硼石墨經(jīng)歷了從實驗室試驗到生產(chǎn)線試制，從用戶參加的工藝評定到產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)的全過程。在這個過程中，團隊成功突破了成型工序毛坯中碳化硼均勻分布及產(chǎn)品在熱處理過程中因熱應(yīng)力分布不均勻造成產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋的關(guān)鍵技術(shù)難題。快堆用含硼石墨成功應(yīng)用于我國核電重點工程600MW示范快堆工程1^#、2^#堆項目，并順利通過了工程驗證。

　　2021年5月，該產(chǎn)品經(jīng)甘肅省工信委專家組評審達國內(nèi)先進水平，先后榮獲 “第二十五屆中國國際高新技術(shù)成果交易會優(yōu)秀產(chǎn)品獎、2023年度甘肅省優(yōu)秀新產(chǎn)品三等獎、第二屆甘肅省企業(yè)科技創(chuàng)新大賽科技創(chuàng)新成果二等獎、甘肅省第五屆“創(chuàng)新杯”工業(yè)設(shè)計大賽“產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)秀獎”。如今，快堆用含硼石墨制造工藝成熟，產(chǎn)品性能可靠，為后續(xù)我國商業(yè)快堆建設(shè)用含硼石墨供貨奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　在核安全級炭/石墨材料制造資質(zhì)方面，方大炭素同樣成績斐然。2011年3月，公司在國內(nèi)炭素業(yè)界率先取得炭堆內(nèi)構(gòu)件《民用核安全設(shè)備制造許可證》。2024年4月17日，全資子公司成都炭材也取得石墨堆內(nèi)構(gòu)件用《民用核安全設(shè)備制造許可證》，至此，方大炭素在民用核安全級炭/石墨材料制造領(lǐng)域獨占鰲頭。

　　創(chuàng)新啟示：科技自立自強的生動實踐

　　方大炭素在核電材料領(lǐng)域的突破，不僅實現(xiàn)了關(guān)鍵材料的自主可控，更探索出了一條產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的成功路徑，為我國高端材料研發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗：

　　一是堅持需求導(dǎo)向。公司始終圍繞國家重大戰(zhàn)略需求布局創(chuàng)新，集中解決“卡脖子”問題。二是注重體系建設(shè)。構(gòu)建了“基礎(chǔ)研究-應(yīng)用研發(fā)-工程化-產(chǎn)業(yè)化”全鏈條創(chuàng)新體系，實現(xiàn)了從實驗室到工程應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化。三是強化人才支撐。通過“項目+人才”培養(yǎng)模式，打造了一支核級材料研發(fā)團隊。

　　展望未來，方大集團副總裁、方大炭素董事長馬卓表示：“我們將繼續(xù)聚焦國家戰(zhàn)略需求，在核電用炭/石墨材料研發(fā)等高端領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，為保障國家能源安全作出新的更大貢獻。”

　　從高溫氣冷堆到快中子堆，方大炭素用十六年的堅守與創(chuàng)新，書寫了中國炭素工業(yè)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的精彩篇章。這條創(chuàng)新之路，不僅彰顯了新時代中國企業(yè)的科技擔(dān)當，更為實現(xiàn)高水平科技自立自強提供了生動注腳。（羅永崗 趙成林）