炭堆内构件制造技术研究

2019-05-29

国家科技重大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站专项”是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》所确定的国家16个科技重大专项之一。方大炭素新材料科技股份有限公司承担的“炭堆内构件制造技术研究”是“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站专项”的子课题。课题团队通过分析项目特点，开展试验研究和验证，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，解决了制造大尺寸含硼炭堆内构件成型、焙烧工艺关键技术，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诸多技术难题，形成一整套制造炭堆内构件产品的作业指导书，按科研成果作业指导书试生产出的产品各项指标符合任务合同考核指标要求，并成功应用于高温气冷堆核电站示范工程。

高温气冷堆核电站示范工程炭堆内构件制造技术及产品，为后续高温气冷堆核电站的发展和高温气冷堆核电走出国门积累了宝贵经验。同时，炭堆内构件制造技术为核石墨国产化打下了一定的基础，技术成果可应用于同类型的各向同性细结构炭/石墨材料中，在冶金、核能、化工、有色、航天、航空、医疗、电子等领域有很大的应用前景。该课题由方大炭素新材料科技股份有限公司独立承担研发和研究任务，课题负责人霍炳哲，主要研究成员有霍炳哲、梁峰、辛向东、张桂兰、赵成林。课题起止时间为2008年8月至2015年12月，共计获得国家能源局科技重大专项拨款907万元。2015年11月，课题研制的高温气冷堆用炭和含硼炭堆内构件在甘肃首届“创新杯”工业设计大赛中获得优秀奖；2017年11月参加第十九届中国国际高新技术成果交易会获得了“优秀产品奖”证书。2018年12月，课题在甘肃兰州通过国家能源局核电专项办公室组织的验收。

通过该课题的实施，课题组掌握了高温气冷堆炭堆内构件制造技术，形成4个技术秘密工艺文件；制定了课题内容相关的企业标准Q/FDTS09-2017《高温气冷堆用炭堆内构件》，该标准正在申请行业标准；制定了企业标准QBJ/FDTS06-12.09-2016《炭素材料静态弹性模量和泊松比试验方法》，申报了国家标准，已被受理；课题实施过程中，发表《含硼炭材料的机加工探索》《带轮胀紧套的结构改进》和《高温气冷堆炭堆内构件热气出口炭部件机械加工工艺探讨》期刊论文3篇。

该课题创新性地确定了原料类型、生产工艺路线、加工和预组装方式。提出的一种选择和判定各向同性或近似各向同性原料焦的方法和一种高温气冷堆用堆内构件及其制造方法，促进了高温气冷堆核电站示范工程炭堆内构件产品的国产化进程，提高了高温气冷堆的制造经济性，实现了炭堆内构件产品的国产化，并为设计标准规范国产化打下基础。目前，炭堆内构件技术研究成果已转化形成为炭堆内构件产品，产品已发运到华能山东石岛湾核电有限公司，炭堆内构件已完成堆芯安装。方大炭素新材料科技股份有限公司在完成炭堆内构件研发和生产后，对生产线进行改造，现已具备年生产800吨炭堆内构件毛坯的产能和200吨加工成品的产能。