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2011年3月1日,国家核安全局正式向方大炭素公司颁发了《民用核安全机械设备制造许可证》,表明该公司生产高温气冷堆炭堆内构件生产技术及依据HAF003建立的核质保体系得到国家监管部门的认可,具备了批量生产核级炭材料的资质,并成为我国目前唯一一家具有此资质的炭素生产企业。该证的取得,标志着甘肃省涉核炭素制品的延伸和扩展,为我省发展核用材料奠定了坚实的战略基础。
高温气冷堆具有安全性好、发电效率高、小容量模块化建造等特点,其冷却剂出口温度可达950~1000℃,不仅可以直接发电,提高发电效率(接近50%,轻水堆34%),而且可以作为高温热源,提供高温工艺热,用于制氢、煤的气化、液化、直接炼钢等,从而打破了核能只能用于发电和低品质热能的限制,扩大了核能应用领域。同时高温气冷堆的固有安全性,选址更加灵活。高温气冷堆正好适应了全球正在兴起的电力系统发展趋势对电厂的要求。在美、韩等国相继推动的第四代核能系统发展规划中,高温气冷堆是优先发展的技术,也是最有希望成为适应未来能源市场安全和经济需要的首选堆型之一。
高温气冷堆将发挥其巨大潜力,成为我国乃至世界核电发展的一个新的亮点,必将带动我国核电技术的升级,推动世界核电进一步发展。随着国家高温气冷堆战略的实施,方大炭素公司核级炭素材料的研发,将使得核电关键结构材料实现国产化。开发研制核用炭、石墨材料将成为方大炭素公司未来10年实现高速发展的一个强有力的经济增长点。
炭、石墨材料是高温气冷堆堆芯结构材料。方大炭素公司自建企以来,为国内核工业企业提供了多种规格核炭素制品。也曾为相关单位高温气冷试验堆研制生产过炭堆内构件,因此,方大炭素公司具有研发核用炭素材料的基础和经验。经相关专家验收认为,公司生产的炭堆内构件产品综合技术指标符合设计文件和订货合同的规定,满足设计要求,质量优良。
方大炭素公司自2009年投资数亿元,目前已建成年产细结构特种石墨4000吨生产线。产品主要指标如密度、纯度、强度、导热、抗氧化性、弹性模量、热膨胀性及各向同性均达到进口产品指标,打破了国外企业在细结构特种石墨生产的垄断,产品可满足单晶硅、核能工程、电子工程及电火花加工的使用要求,产销两旺,产品供不应求。方大炭素公司2009年开始制定炭堆内构件项目的实施进度计划,并围绕《民用核安全机械设备制造许可证》的取证,开展了原料技术、生产技术、机械加工技术研究、加工设备及测试仪器的添置和炭堆内构件产品的试制等工作。
炭堆内构件加工精度要求极高,是目前炭素制品加工过程中尚未突破的技术难题。方大炭素公司为了解决加工精度问题,2010年又投资6000万元,新建一座机加工厂房,购置了一套数控加工生产线和专用三坐标测量仪器,现已安装调试完毕并投入使用,满足了炭堆内构件加工、测试精度的要求。针对生产中炭堆内构件内部结构均匀性这一难题。为了保证生产出满足炭堆内构件供货合同要求的合格产品,方大炭素公司对原料、生产工艺、机械加工等进行了大量的研究论证,制定了详细的计划方案。在此基础上,对炭堆内构件进行了多次反复试制试验,对试制出的产品进行了细致的测试分析总结,不断改进工艺数据,技术攻关取得了良好的效果。根据要求,公司于2010年5月进行了模拟件制造,在完成工序制造后,国家核安全局等相关单位对方大炭素公司模拟件、模拟件制造方面主要涉及的质量管理、厂房条件、设备状态、人员配备、关键技术掌握和储备和检验记录及制作执行的技术文件、前期见证检查中发现问题的整改落实情况等方面进行了全面的检查,认为公司已建立完善的核质量保证体系,制作过程中核质量保证体系运转正常。11月,国家核安全局审查组对方大炭素公司模拟件机械加工进行了现场见证和综合检查,认为所完成的模拟件性能满足要求,质保体系满足法规要求,具备核安全相关级高温气冷堆炭堆内构件制造能力。
《民用核安全机械设备制造许可证》是企业是否有能力生产核电产品能力的重要依据,也是涉核生产的必需资质。2008年年底,方大炭素公司提交了《民用核安全机械设备制造许可证》申请书后,通过两年的不懈努力,先后完成和初步完成了原料技术研究,生产制造技术研究和机械加工技术研究及预组装三个子项目,完成了炭堆内构件模拟件制作,建成了数控加工生产线,较好地解决了炭堆内构件产品均匀性和机械加工精度的技术难题。2010年12月,通过国家核安全局核安全与环境专家委员会专家会议最终评审,顺利通过《民用核安全机械设备制造许可证》的审查。
目前,方大炭素公司正在进行第一次批量试制生产,以此作为正式生产的预演,对生产工艺再次检验,争取早日投入正式批量生产,为增强公司技术实力和企业经济效益的提高,为我国的核电和国防事业的发展做出新的贡献。