高温气冷堆石墨球：凭什么成四代核电王牌？

石墨凭借卓越的性能，在核能领域占据重要地位。其热中子吸收截面仅为0.0045barn，散射截面却高达4.7barn，中子物理特性优异；同时兼具良好的抗辐照性能、可靠的机械强度、稳定的化学性质以及较高的经济性，因此被广泛应用于水冷堆、高温气冷堆、熔盐堆等多种反应堆类型中。

作为第四代核反应堆系统的核心特种燃料元件，高温气冷堆石墨球肩负着关键使命，需满足高温稳定性佳、放射性裂变产物包容能力强、安全可靠性高等严苛要求。其原材料为核级石墨，这种石墨具备密度高、纯度高、热导率高、中子慢化效果优异等突出特点，能够在极端辐射与高温环境下稳定工作，是保障反应堆高效运行的基础。

来源：四川在线

随着核能技术的持续迭代，现代核反应堆的设计寿命普遍延长至60年以上。这对核石墨在长期运行中的稳定性和可靠性提出了更高挑战，不同工况下对石墨材料的技术性能指标也愈发多样且严格。作为反应堆堆芯的关键减速材料，核石墨必须满足一系列核心质量要求：高纯度、高密度、高强度、高热导率、优良的辐照稳定性与抗氧化性能、低各向异性、低热膨胀系数、适宜的弹性模量，同时还要控制较低的制造成本。

在纯度控制方面，核电工程用石墨有着极高标准，需通过优化提纯工艺将纯度控制在99%~99.99%以上，同时严格限制氟、氯、溴、硫、铅、汞、锌、砷、硼、钴、钛等杂质元素的含量，避免这些元素在辐照环境下引发不良反应，影响反应堆安全运行。

01 行业发展格局：本土企业崛起打破欧美垄断

在行业发展初期，由于技术壁垒高、运行成本高等因素的制约，核级石墨市场长期被欧美国家主导。但近年来，我国本土企业持续发力，不断攻克技术难题，核级石墨技术水平显著提升，为高温气冷堆石墨球行业的发展奠定了坚实基础。

政策层面也为行业发展注入强劲动力。2025年10月，党的二十届四中全会审议通过的《“十五五”规划建议》明确提出，推动核聚变能等未来产业成为新的经济增长点。在此背景下，我国核能产业发展步伐将持续加快，而高温气冷堆石墨球作为保障高温气冷堆稳定运行的核心部件，其市场应用需求必然会不断增长，行业前景十分广阔。

目前，我国高温气冷堆石墨球的主要生产企业包括辽宁大化国瑞新材料有限公司、成都方大炭炭复合材料股份有限公司、赛迈科先进材料股份有限公司等，这些企业凭借技术创新与持续研发，成为推动行业发展的中坚力量。

国瑞新材

国瑞新材成立于2008年，是一家专注于特种石墨生产、为高温气冷堆核燃料提供配套产品的国家高新技术企业，2024年被认定为国家级重点专精特新“小巨人”企业。公司核心产品包括等静压石墨、核纯级石墨，重点应用于光伏、半导体、高温气冷堆三大领域。

作为行业技术创新的标杆，国瑞新材承担了国家科技重大专项06专项“高温气冷堆核燃料元件用石墨粉生产技术研究”课题，并与清华大学核研院深度合作，成功实现了“卡脖子”材料核纯级石墨的技术突破。2016年初，公司产品通过了清华大学（高温气冷堆设计方）、华能山东石岛湾（终端客户）等四方评审，正式获得中核集团核燃料元件合格供应商资质；2017年，核石墨粉项目顺利通过国家能源局核电司重大专项后补助项目验收评审。在此基础上，双方继续携手开发核石墨球产品，在2018年-2023年的中试交付阶段，国瑞新材生产的一万个石墨球经取样测试，全部达到设计标准，彰显了其过硬的产品质量。

成都炭材

成都炭材专注于等静压石墨、碳碳复合材料及石墨烯等新型碳材料产品的研发、生产与经营，是一家具备自主研发能力和持续创新活力的高新技术企业。公司生产的等静压石墨制品拥有自主知识产权，产能位居全国前列。

早在2006年，成都炭材便开始布局第四代高温气冷堆芯石墨产品的研发。经过十几年的深耕细作与技术积累，最新的辐照试验数据表明，公司自主研发的核级石墨已完全具备国产替代能力，打破了国外产品在该领域的依赖，为我国高温气冷堆产业的自主可控提供了重要支撑。

赛迈科先进材料

赛迈科先进材料股份有限公司成立于2007年10月，注册资本6.1亿元，其前身是被誉为我国特种石墨“摇篮”的上海碳素厂。成立于1958年的上海碳素厂，是国内最早研发生产“三高”石墨的企业，长期以来都是国内特种石墨领域的领军者。2007年，公司承接了国家战略新兴材料（核级石墨）研发的重大任务，凭借深厚的技术积淀与持续的创新投入，目前已成功实现第四代高温气冷堆核电站用核级石墨材料的进口替代，在各类第四代核反应堆用核级石墨材料的研发方面处于行业领先地位。

02 机遇与挑战并存：行业发展未来可期

尽管高温气冷堆石墨球行业拥有广阔的应用前景，但当前发展仍面临一些挑战。一方面，产品运行成本较高，导致项目投资回收周期偏长，一定程度上影响了行业的规模化扩张；另一方面，行业技术壁垒较高，对产品各项参数的把控要求极为严格，给企业的生产研发带来了不小的压力。

不过，相关分析指出，随着高温气冷堆项目建设进程的加快，核石墨球的市场需求将日益旺盛，行业发展潜力巨大。未来，随着本土企业持续加大研发投入、技术成熟度不断提升，我国高温气冷堆石墨球的产量与质量将进一步提高，行业面临的诸多问题也将逐步得到解决。在政策支持与市场需求的双重驱动下，高温气冷堆石墨球行业必将迎来更加蓬勃的发展，为我国第四代核电产业的崛起提供坚实保障。

王文东等.核电工程用石墨的性能与应用研究进展

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