核级天然石墨制备关键技术研发

需求的背景和应用场景

高温气冷堆作为国际公认的第四代核电技术先进堆型，代表着世界核电未来发展的一个重要方向。在这种堆型中，核级天然石墨粉体扮演着燃料元件关键原材料的角色，对于确保核电系统的稳定运行至关重要。随着我国核电在运在建装机规模跃升至世界首位，核电不仅成为国家能源结构的重要组成部分，也对国家实现双碳战略目标提供了强有力的支撑。然而，当前面临的一个核心问题是，核级天然石墨粉体的制备技术存在较高的门槛，特别是在鳞片石墨粉体的纯度、微观结构和性能方面有着极为严格的要求。省内目前尚缺乏这方面的技术积累，因此，开发核级石墨资源保障地及相应的石墨粉体制备技术，对于保障我国核工业的安全、稳定发展具有重大的战略意义。

要解决的关键技术问题

本技术需求旨在解决核级天然石墨制备过程中的一系列关键技术难题。首先，需要研发晶质石墨的高效高温热化学提纯技术和低成本梯次提纯技术，以提高石墨粉体的纯度，满足高温气冷堆对材料的高标准要求。这涉及到复杂的化学反应机制和热处理工艺，需要精确控制反应条件以确保提纯效果。其次，通过XRD（X射线衍射）、Raman（拉曼光谱）、GDMS（辉光放电质谱）、SEM（扫描电子显微镜）、XPS（X射线光电子能谱）和ICP（电感耦合等离子体质谱）等先进手段，对提纯前后的晶质石墨进行深入的微观结构表征和元素组成分析，以全面评估提纯效果并优化工艺参数。此外，还需开展粉碎分级、整形和分级技术的研究，以提升石墨粉体的加工性能和成球性能，最终形成稳定、可靠的核级石墨粉体制备技术，并推动其在实际生产中的批量应用。

效果要求

本技术需求的成功实施将带来显著的经济效益和社会效益。一方面，核级天然石墨粉体制备技术的开发将填补省内在这一领域的空白，为核电行业提供高质量的原材料保障，有助于提升我国核电技术的国际竞争力。另一方面，该技术的推广应用预计将新增3000万元的销售收入，与解决的技术问题紧密相关，经济效益显著。此外，该技术的创新性在于结合了多种先进技术手段，实现了石墨粉体的高效提纯和精准控制，为核电行业的可持续发展提供了有力的技术支撑。同时，这也符合国家双碳战略的目标，有助于推动能源结构的优化和转型，实现绿色低碳发展。