高溫氣冷堆石墨球：憑什么成四代核電王牌？

石墨憑借卓越的性能，在核能領域占據重要地位。其熱中子吸收截面僅為0.0045barn，散射截面卻高達4.7barn，中子物理特性優異；同時兼具良好的抗輻照性能、可靠的機械強度、穩定的化學性質以及較高的經濟性，因此被廣泛應用于水冷堆、高溫氣冷堆、熔鹽堆等多種反應堆類型中。

作為第四代核反應堆系統的核心特種燃料元件，高溫氣冷堆石墨球肩負著關鍵使命，需滿足高溫穩定性佳、放射性裂變產物包容能力強、安全可靠性高等嚴苛要求。其原材料為核級石墨，這種石墨具備密度高、純度高、熱導率高、中子慢化效果優異等突出特點，能夠在極端輻射與高溫環境下穩定工作，是保障反應堆高效運行的基礎。

來源：四川在線

隨著核能技術的持續迭代，現代核反應堆的設計壽命普遍延長至60年以上。這對核石墨在長期運行中的穩定性和可靠性提出了更高挑戰，不同工況下對石墨材料的技術性能指標也愈發多樣且嚴格。作為反應堆堆芯的關鍵減速材料，核石墨必須滿足一系列核心質量要求：高純度、高密度、高強度、高熱導率、優良的輻照穩定性與抗氧化性能、低各向異性、低熱膨脹系數、適宜的彈性模量，同時還要控制較低的制造成本。

在純度控制方面，核電工程用石墨有著極高標準，需通過優化提純工藝將純度控制在99%~99.99%以上，同時嚴格限制氟、氯、溴、硫、鉛、汞、鋅、砷、硼、鈷、鈦等雜質元素的含量，避免這些元素在輻照環境下引發不良反應，影響反應堆安全運行。

01 行業發展格局：本土企業崛起打破歐美壟斷

在行業發展初期，由于技術壁壘高、運行成本高等因素的制約，核級石墨市場長期被歐美國家主導。但近年來，我國本土企業持續發力，不斷攻克技術難題，核級石墨技術水平顯著提升，為高溫氣冷堆石墨球行業的發展奠定了堅實基礎。

政策層面也為行業發展注入強勁動力。2025年10月，黨的二十屆四中全會審議通過的《“十五五”規劃建議》明確提出，推動核聚變能等未來產業成為新的經濟增長點。在此背景下，我國核能產業發展步伐將持續加快，而高溫氣冷堆石墨球作為保障高溫氣冷堆穩定運行的核心部件，其市場應用需求必然會不斷增長，行業前景十分廣闊。

目前，我國高溫氣冷堆石墨球的主要生產企業包括遼寧大化國瑞新材料有限公司、成都方大炭炭復合材料股份有限公司、賽邁科先進材料股份有限公司等，這些企業憑借技術創新與持續研發，成為推動行業發展的中堅力量。

國瑞新材

國瑞新材成立于2008年，是一家專注于特種石墨生產、為高溫氣冷堆核燃料提供配套產品的國家高新技術企業，2024年被認定為國家級重點專精特新“小巨人”企業。公司核心產品包括等靜壓石墨、核純級石墨，重點應用于光伏、半導體、高溫氣冷堆三大領域。

作為行業技術創新的標桿，國瑞新材承擔了國家科技重大專項06專項“高溫氣冷堆核燃料元件用石墨粉生產技術研究”課題，并與清華大學核研院深度合作，成功實現了“卡脖子”材料核純級石墨的技術突破。2016年初，公司產品通過了清華大學（高溫氣冷堆設計方）、華能山東石島灣（終端客戶）等四方評審，正式獲得中核集團核燃料元件合格供應商資質；2017年，核石墨粉項目順利通過國家能源局核電司重大專項后補助項目驗收評審。在此基礎上，雙方繼續攜手開發核石墨球產品，在2018年-2023年的中試交付階段，國瑞新材生產的一萬個石墨球經取樣測試，全部達到設計標準，彰顯了其過硬的產品質量。

成都炭材

成都炭材專注于等靜壓石墨、碳碳復合材料及石墨烯等新型碳材料產品的研發、生產與經營，是一家具備自主研發能力和持續創新活力的高新技術企業。公司生產的等靜壓石墨制品擁有自主知識產權，產能位居全國前列。

早在2006年，成都炭材便開始布局第四代高溫氣冷堆芯石墨產品的研發。經過十幾年的深耕細作與技術積累，最新的輻照試驗數據表明，公司自主研發的核級石墨已完全具備國產替代能力，打破了國外產品在該領域的依賴，為我國高溫氣冷堆產業的自主可控提供了重要支撐。

賽邁科先進材料

賽邁科先進材料股份有限公司成立于2007年10月，注冊資本6.1億元，其前身是被譽為我國特種石墨“搖籃”的上海碳素廠。成立于1958年的上海碳素廠，是國內最早研發生產“三高”石墨的企業，長期以來都是國內特種石墨領域的領軍者。2007年，公司承接了國家戰略新興材料（核級石墨）研發的重大任務，憑借深厚的技術積淀與持續的創新投入，目前已成功實現第四代高溫氣冷堆核電站用核級石墨材料的進口替代，在各類第四代核反應堆用核級石墨材料的研發方面處于行業領先地位。

02 機遇與挑戰并存：行業發展未來可期

盡管高溫氣冷堆石墨球行業擁有廣闊的應用前景，但當前發展仍面臨一些挑戰。一方面，產品運行成本較高，導致項目投資回收周期偏長，一定程度上影響了行業的規模化擴張；另一方面，行業技術壁壘較高，對產品各項參數的把控要求極為嚴格，給企業的生產研發帶來了不小的壓力。

不過，相關分析指出，隨著高溫氣冷堆項目建設進程的加快，核石墨球的市場需求將日益旺盛，行業發展潛力巨大。未來，隨著本土企業持續加大研發投入、技術成熟度不斷提升，我國高溫氣冷堆石墨球的產量與質量將進一步提高，行業面臨的諸多問題也將逐步得到解決。在政策支持與市場需求的雙重驅動下，高溫氣冷堆石墨球行業必將迎來更加蓬勃的發展，為我國第四代核電產業的崛起提供堅實保障。

王文東等.核電工程用石墨的性能與應用研究進展

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