科创中国

问题概述：
我国目前大力发展核电，力争在2035年成为核电强国，已经在先进压水堆、高温气冷堆、熔盐堆、加速器驱动核能系统、聚变堆等布局了系列国家重大专项。由于先进堆型都涉及到极端核能环境，如高剂量中子辐照、高运行温度、高腐蚀冷却剂、高等离子体冲蚀等等，必须发展核心结构材料。事故容错核燃料是核工业界变革性技术，其中核用碳化硅复合材料是关键的包壳候选材料。世界核工业界对于福岛事故中锆合金包壳管在事故条件下所造成的安全性问题给予了高度关注，纷纷启动了下一代核能包壳材料的研究，其中研究的重点在碳化硅纤维增强碳化硅复合材料，被称为决定未来核能话语权的关键材料。中国大力发展加速器驱动次临界系统和钍基熔盐堆先进核能，关键核燃料包壳和结构材料都需发展碳化硅复合材料。然而，核用碳化硅陶瓷纤维及其复合材料在我国是空白。第三代碳化硅纤维涉及到军工和发动机等核心装备一直以来被美、日两国所控制，对中国实行技术封锁和材料禁运。日本东洋炭素和宇部在该领域全世界领先，并同美国能源部从上世纪八十年代就开始核用复合材料评价和研发。目前日本东洋炭素、美国GE和法国赛峰共同出资成立NGS公司，主要生产高温型碳化硅纤维，满足航空航天发动机复合材料所需。与此同时，该高端材料已经成为下一代核电材料的替代候选材料之一。我国目前有国防科技大学、厦门大学和赛力菲公司开展了碳化硅陶瓷纤维的研发，但是仍处在第一代工程化、第二代工程预研的阶段，第三代产品性能尚有差距，且没有系统针对核能环境使用的碳化硅纤维开展研发。核用复合材料需要解决纤维界面中间层辐照损伤问题，结构设计问题，冷却剂相容性问题，材料密封和加工问题等，均没有得到好的解决。我国未来必然成为核电大国，但是如果关键核能结构材料没有充分的重视和研发，可料想将来仍将受制于国外核电企业的成套关键技术和原材料供应，这对于国家安全和发展是极不相符的。
重要意义：
核用碳化硅纤维增强碳化硅复合材料作为未来核电和新型核能系统重要的结构材料对于我国经济发展和国家安全具有重要的意义，该关键核能材料的研发和突破必将改变我国在核电领域对于国外核材料的依赖，并掌握未来在核能领域的话语权。