由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級k1類電纜的製作方法
2023-12-11 01:18:57 4
專利名稱：由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級k1類電纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，屬於核反應堆結構技術領域。
背景技術：
反應堆中使用的安全級Kl類電纜，其不僅要能夠耐受長期輻照、腐蝕、高溫和老化，還應保證正常運行條件下和各種事故エ況(如地震、L0CA)的電氣性能。CN 101964222A號專利「核反應堆用IE級Kl類控制電纜」公開了ー種電纜結構，該電纜可以滿足壽命期內累計輻照劑量I。IxlO7Gy的要求，但存在以下問題該貫穿件採用的絕緣為聚醚醚酮有機材料，抗輻照能力有ー個限度，耐高溫最高只能達到250°C，也不滿足更高溫度的要求。國內其他電纜製造廠家的電纜均採用其他有機材料(如無滷阻燃交聯聚こ烯或こ丙橡膠)作為安全級電纜絕緣及護套材料，也存在以上問題。
發明內容
本發明的目的是提出ー種由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，改變已有電纜的結構和使用的材料，使其結構簡單，製造容易，以用於反應堆中，或用於其它需要耐輻照、抗老化、耐腐蝕、耐高溫、抗震動環境條件下，並提高其抗老化性能。本發明提出的由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，由金屬護套管、多根導線和絕緣瓷管組成；所述的多根導線置於金屬護套管內，並從金屬護套管中伸出，金屬護套管內的導線之間設有密封絕緣介質，金屬護套管端部的導線之間設有密封絕緣瓷板，伸出金屬護套管端部的導線表面塗有陶瓷絕緣塗料，並套有絕緣瓷管；其中所述的絕緣瓷管的成分為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁中的ー種，所述的密封絕緣介質為三氧化ニ鋁或氧化鎂，所述的密封絕緣瓷板為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁。本發明提出的由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，其優點是I、本發明的電纜中，由於採用Al2O3或MgO粉和陶瓷作為內外絕緣材料，因此有效地避免了有機材料的高溫、輻照下老化的問題，延長了電纜的使用壽命。2、本發明的電纜中，密封採用Al2O3或MgO粉壓實，並採用陶瓷與金屬封接的結構型式，徹底解決了既滿足絕緣與密封要求，絕緣體又不會受潮的問題，保證了電纜的工作穩定性和可靠性。3、本發明提出的由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，可以作為反應堆中Ki級控制電纜、同軸電纜、電カ電纜或熱電偶。4、本發明提出的由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜中，導線以外的其他部件，都採用了陶瓷和金屬材料，因此整個電纜具有極好的耐輻照、抗老化(大於60年)、耐強酸腐蝕(如硼酸)、耐高溫(可達1000°C以上)、抗地震等特點，使電纜適用於需要耐輻照、抗老化、耐腐蝕、耐高溫、抗震動等多種環境。
圖I是本發明提出的一種陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜的結構示意圖。圖I中，I是金屬護套管，2是密封絕緣介質，3是密封絕緣瓷板，4是導線，5是絕緣瓷管，6是陶瓷絕緣塗料。
具體實施例方式本發明提出的由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，其結構如圖I所示，包括導體組件的結構如圖I中所示，由金屬護套管I、多根導線4和絕緣瓷管5組成。多根導線4置於金屬護套管I內，並從金屬護套管I中伸出，金屬護套管I內的導線4之間設有密封絕緣介質2，金屬護套管I端部的導線4之間設有密封絕緣瓷板3，伸出金屬護套管端部的導線4的表面塗有陶瓷絕緣塗料6，並套有絕緣瓷管5。上述電纜中，所述的絕緣瓷管的成分為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁中的ー種，所述的密封絕緣介質為三氧化ニ鋁或氧化鎂，所述的密封絕緣瓷板為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁。如圖I所示，電纜的密封絕緣介質⑵預先燒結為ト19或更多的孔數和一定尺寸的瓷柱，然後將瓷柱ー個個穿在導線(4)上，再置於金屬護套管(I)內。將組裝好的導體組件經反覆冷拔並退火後，製成所需要的長度和尺寸。密封絕緣介質(2)密實地填充在金屬護套管(I)內，起到絕緣與密封的作用；為防止Al2O3或MgO(2)受潮，在電纜兩端以密封絕緣瓷板(3)與導體(4)和金屬護套管(I)進行封接。本發明提出的電纜，由金屬護套管、導體和多孔瓷柱按事先計算好的尺寸裝配好後，在一定溫度下(不小於100°c )，經反覆拉拔和退火エ序後，達到需要的截面積，長度可以達到50-600m。為滿足導線彎曲半徑和絕緣要求，位於金屬護套管外的導體裸露部分用具有一定長度和直徑的多個絕緣瓷管套裝，並可在貫穿件組裝完成後在現場刷塗無機陶瓷塗料。額定電壓可達500V-750V，一分鐘耐壓為2000V ;芯數為1_19芯，導體截面積l-400mm2 ；長期工作溫度可達200°C -1000°C。經反覆拉拔後氧化鎂粉或Al2O3粉在金屬護套管內達到足夠的密實程度，起到密封氣體從護套管一段向另一端管洩漏的作用。本發明提出的電纜的絕緣和密封材料為陶瓷無機材料，例如Al3O2或MgO，護套管為不鏽鋼、可伐、鎢鑰材料、鎳基材料或它們的複合體，導體材料為純銅、可伐、鎳基材料、銅合金、鐵等，其中的鎳基材料可以為蒙乃爾400。密封結構為陶瓷粉壓實密封及金屬與陶瓷的封接。陶瓷絕緣塗料的產品型號為ZS-1091，由北京志盛威華科技有限公司生產。由於本發明的電纜中，絕緣和密封部件採用的材料均為陶瓷和金屬，具有良好的耐輻照、抗老化、耐腐蝕、耐高溫、抗震動特點，並具有製造簡單、成本低、使用壽命周期長的特點。電纜可以是Kl級控制電纜、同軸電纜、動カ電纜或熱電偶。
權利要求
1.ー種由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級Kl類電纜，其特徵在於該電纜由金屬護套管、多根導線和絕緣瓷管組成；所述的多根導線置於金屬護套管內，並從金屬護套管中伸出，金屬護套管內的導線之間設有密封絕緣介質，金屬護套管端部的導線之間設有密封絕緣瓷板，伸出金屬護套管端部的導線表面塗有陶瓷絕緣塗料，並套有絕緣瓷管；其中所述的絕緣瓷管的成分為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁中的ー種，所述的密封絕緣介質為三氧化ニ鋁或氧化鎂，所述的密封絕緣瓷板為碳化矽、氮化矽或三氧化ニ鋁。
2.如權利要求I所述的電纜，其特徵在於其中所述的護套管為不鏽鋼、可伐、鎢鑰材料或鎳基材料中的任意ー種，或它們的複合體。
3.如權利要求I所述的電纜，其特徵在於其中所述的導線的材料為純銅、可伐、鎳基材料、銅合金或鐵中的任何ー種，或它們的複合體。
全文摘要
本發明涉及一種由陶瓷與金屬封接的用於核反應堆中的安全級K1類電纜，屬於核反應堆結構技術領域。電纜由金屬護套管、多根導線和絕緣瓷管組成。多根導線置於金屬護套管內，金屬護套管內的導線之間設有密封絕緣介質，金屬護套管端部的導線之間設有密封絕緣瓷板，伸出金屬護套管端部的導線表面塗有陶瓷絕緣塗料，並套有絕緣瓷管。本發明的電纜具有良好的耐輻照、抗老化、耐腐蝕、耐高溫、抗震動等特點，並具有製造簡單、成本低、使用壽命周期長的優點。
文檔編號H01B7/28GK102629504SQ20121011017
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者王其愷, 石琦 申請人:中核能源科技有限公司