CN101430939B - 具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，主要由筒体、封装筒体两端的法兰、以及封装在筒体内的导体组件及接地导体所组成；其中在筒体内沿着筒体轴线方向垂直的设置有辐射隔离板，封装在筒体内的导体组件与接地导体贯穿辐射隔离板，它们的两侧端头伸出筒体两端的法兰。所述辐射隔离板，可以是固定在支撑隔板上的铅板，或是焊接在筒体内壁上的高硼不锈钢板，或是表面上制有B₄C、WC、FeNiB、TiC及铁镍铝金属化合物任一种涂层的高硼不锈钢板。本发明电气贯穿件的突出优点是：结构简单、装配方便，成本较低，具有很高的防辐射能力，可与反应堆安全壳体组成完整的反应堆辐射屏蔽系统，有效的对核反应堆的堆内辐射进行防护。

Description

具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件

技术领域

本发明涉及一种电气贯穿件，具体是一种安装在核反应堆安全壳上，能充分防止反应堆内辐射物质向外溢出的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件。 

背景技术

安全壳作为核反应堆“三道屏障”中的最后一道，是最重要的一道安全屏障，其主要功能之一是作为生物屏蔽，阻止核电站内的放射性物质(主要是γ射线)泄漏到周围的环境中去。电气贯穿件是安装于安全壳上，实现各种电缆穿墙的专用电气设备，贯穿件的筒体安装在安全壳上的预埋管道里，通过连接法兰和焊接工艺将贯穿件装配在安全壳上，其与安全壳混凝土墙一起构成了“第三道屏障”。根据设计规范的要求，每一座反应堆安全壳，都需要安装数十乃至上百套各种类型和规格的电气贯穿件，由于安装的贯穿件数量较多，会有一小部分辐射物质通过电气贯穿件的筒体轴向溢出，从而存在一种安全隐患，通过贯穿件向外界泄漏的辐射是不可忽略的。 

目前，有关设计规范对电气贯穿件的密封性能和电气性能进行了较高的要求，在现有的电气贯穿件产品设计中，均优先考虑了设计规范对密封性能、机械强度和电气性能的要求，但没有对生物屏蔽问题进行设计考虑。如公开号为CN200953254Y和CN200956280Y的中国专利公开的“反应堆安全壳低压电气贯穿件”和“反应堆安全壳高压电气贯穿件”，都具有优良的密封性能、机械强度和电气性能，但却没有对生物屏蔽问题进行过多的设计。虽然其筒体组件采用了具有优良的力学性能和一定的辐射屏蔽性的普通不锈钢作为端板和支撑板的材料，但由于普通不锈钢对辐射的屏蔽效果有限，同时还会产生二次γ射线的次级辐射，因而大大降低了安全壳混凝土墙的生物屏蔽性能。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种安装在核电站反应堆安全壳上，能充分阻止反应堆内辐射物质溢出，具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件。 

本发明的技术方案如下： 

一种具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，主要由筒体、封装筒体两端的法兰、以及封装在筒体内的导体组件及接地导体组件所组成，其特征在于：在筒体内、沿着筒体轴线方向垂直的设置有辐射隔离板；封装在筒体内的导体组件与接地导体组件贯穿辐射隔离板，它们的两侧端头伸出筒体两端的法兰。 

附加技术特征是： 

①所述设置在筒体内的辐射隔离板，是由焊接在筒体内壁上的支撑隔板所固定的辐射隔离铅板。 

②所述设置在筒体内的辐射隔离板，是直接焊接在筒体内壁上的辐射隔离高硼不锈钢板。 

③所述设置在筒体内的辐射隔离板，包括铅板或者高硼不锈钢板，至少要有一层。 

④所述设置在筒体内的高硼不锈钢板，为表面上制有B₄C、WC、FeNiB、TiC及铁镍铝金属化合物之一涂层的高硼不锈钢板。 

⑤在所述辐射隔离板上，包括铅板或者高硼不锈钢板，开有贯穿导体组件的导体组件安装通孔和贯穿接地导体的接地导体安装通孔。 

⑥在所述的支撑隔板上均布焊接有连接螺栓，在与该支撑隔板配合的铅板上设置有与各连接螺栓配对的螺栓连接孔，该铅板是通过连接螺栓与螺栓连接孔的配合被固定在支撑隔板上。 

⑦所述铅板上的导体组件安装通孔、接地导体安装通孔，与支撑隔板上相对应的安装通孔具有相同的同轴度。 

⑧所述设置在筒体内的多层辐射隔离板，各层板上的导体组件安装通孔、接地导体安装通孔具有对应的同轴度。 

本发明的效果在于：采用有色金属铅作为板材的材料，而金属铅具有很好的防辐射能力，能够有效的防止反应堆通过贯穿件向外辐射；采用高硼不锈钢作为贯穿件上的支撑隔板，替代原来的普通不锈钢板，高硼不锈 钢板既是导体组件的支撑隔板，又是电气贯穿件的辐射屏蔽层，实现了功能/结构的一体化。本发明电气贯穿件与安全壳相配合构成一个完整的反应堆防辐射系统，使反应堆对外的辐射剂量降到最低。 

附图说明

图1为具有铅板屏蔽结构的本发明电气贯穿件结构示意图。 

图2为具有高硼不锈钢板屏蔽结构的本发明电气贯穿件结构示意图。 

图3为本发明电气贯穿件中辐射隔离铅板的结构示意图。 

图4为本发明电气贯穿件中高硼不锈钢板的结构示意图。 

图中标记：1.为铅板；2.为导体组件安装通孔；3.为接地导体安装通孔；4.为螺栓连接孔；5.为高硼不锈钢板；6.为支撑隔板；7.为导体组件；8.为垫片；9.为螺母；10.为连接螺栓；11.为电气贯穿件的筒体；12.为接地导体；13为封闭电气贯穿件筒体的密封法兰；14为导体组件引线接头。 

具体实施方式

本发明是对现有在用的电气贯穿件的改进。与现有电气贯穿件的区别是：本发明在现有电气贯穿件的筒体内增设了辐射屏蔽层，形成了具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件。做法是：在具有一定厚度的铅板或高硼不锈钢板上，开出用于贯穿导体组件和接地导体通过的安装通孔，然后将铅板或高硼不锈钢板装在筒体内；对于高硼不锈钢板可直接将其焊接到筒体内壁上，将导体组件和接地导体分别穿过高硼不锈钢板上的对应安装通孔，再用筒体的两个端头法兰将置于筒体中的导体组件和接地导体的主体封闭，而导体组件和接地导体的两端引线接头则被固定在两端法兰上；对于需要设置铅板作辐射屏蔽层的情况，需用带有连接螺栓的支撑隔板，并在铅板上开有与支撑隔板上的连接螺栓相配合的螺栓孔，通过这些螺栓与螺栓孔的配合将铅板固定在支撑隔板上，从而获得具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件；这种电气贯穿件具有很高的防辐射能力，能有效阻止反应堆内辐射物质通过贯穿件溢出。本发明的突出优点是：在保证原有电气贯穿件全部功能的前提下，通过采用优化结构设计，使来自反应堆内的辐射剂量，通过本发明电气贯穿件而衰减到最低。这样，就使电气贯穿件与反应堆安全壳体组成一个完整的反应堆辐射屏蔽系统，对整个核反应堆堆内的辐射进行 防护。 

现结合实施例说明本发明电气贯穿件： 

实施例1 

一种具有铅板辐射屏蔽结构的电气贯穿件 

如图1、图3所示，本发明电气贯穿件：由筒体11，封装筒体11两端的法兰13，被法兰13封装在筒体11腔体内的导体组件7及接地导体12，在筒体11的腔体内、沿筒体轴线方向垂直焊接在筒体内壁上並被导体组件7及接地导体12贯穿的支撑隔板6，以及被固定在支撑隔板6上、並被导体组件7及接地导体12同轴度贯穿的适配铅板1所组成；其中，导体组件7两端的引线接头14被分别固定在两端法兰13的盘面上，而接地导体12两端则穿出法兰13的盘面。 

在本电气贯穿件的支撑隔板6与对应组合的铅板1上，均布、同轴度的设置有导体组件7与接地导体12的安装通孔(2，3)，导体组件7及接地导体12分别穿过支撑隔板6与铅板1上这些对应的安装通孔，被筒体11的端部法兰13封闭在筒体11内；支撑隔板6与铅板1上的安装通孔2的数量，由导体组件7的数量来决定，而导体组件7的数量取决于不同用途的贯穿件；接地导体安装通孔3是贯穿接地导体12的通孔，每个贯穿件只有一个，因此每层支撑隔板6与铅板1上的接地导体安装通孔3只有一对。 

在本实施例中，连接螺栓10被均布焊接在支撑隔板6上，与连接螺栓10对应的螺栓连接孔4则设置在铅板1上，通过穿插在螺栓连接孔4中的连接螺栓10将铅板1紧靠在支撑隔板6上，並通过垫片8和螺母9将铅板1与支撑隔板6固定；紧固过程中通过专用工装严格控制铅板1和支撑隔板6上对应安装通孔的同轴度，从而保证导体组件7顺利通过对应的安装通孔；在本实施例中只少使用一组支撑隔板6与铅板1的组合屏蔽层；对于多层结构的组合屏蔽层，通过在每个支撑隔板6上都附加一块铅板1作为电气贯穿件的辐射屏蔽结构，能够有效的防止反应堆内的辐射物质通过电气贯穿件向外辐射。 

众所周知，由于铅是一种塑性极好，具有高耐腐蚀性的有色金属，它 对振动、声波、γ射线都具有很大的衰减作用，可以屏蔽掉一次和二次γ射线，因此将铅板用于核电站中作为防辐射的结构是非常适合的。将铅板与支撑隔板组合在一起形成辐射屏蔽层，其力学性能由支撑隔板提供，辐射屏蔽性能由铅板实现，很好的解决了辐射屏蔽性能与其他性能如力学性能、耐热性的兼顾问题。通过严格控制铅板1与支撑隔板6上的导体组件与接地导体的安装通孔的大小和位置，以及对应安装通孔的同轴度要求，不会对贯穿的导体组件产生附加应力，同时通过螺栓10可以实现铅板1和支撑隔板6的紧密连接。采用这种具有铅板辐射屏蔽结构的电气贯穿件，优点是结构简单、装配方便，成本较低，可以方便的将其用到反应堆防辐射系统中。 

实施例2 

一种具有高硼不锈钢板辐射屏蔽结构的电气贯穿件 

如图2、图4所示，本发明电气贯穿件：由筒体11，封装筒体11两端的法兰13，被法兰13封装在筒体11腔体内的导体组件7及接地导体12，在筒体11的腔体内、沿筒体轴线方向垂直焊接在筒体内壁上並被导体组件7及接地导体12贯穿的高硼不锈钢板所组成；其中，导体组件7两端的引线接头14被分别固定在两端法兰13的盘面上，接地导体12两端穿出法兰13的盘面。 

在本电气贯穿件所用的高硼不锈钢板只少有一块，每块高硼不锈钢板5上，均布的设置有导体组件7的安装通孔2及接地导体12的一个安装通孔3，导体组件7与接地导体12分别穿过高硼不锈钢板上这些对应的安装通孔，被筒体11的端部法兰13封闭在筒体11内。 

每块高硼不锈钢板5上的通孔2的数量，由导体组件7的多少来决定，而导体组件7的数量取决于不同用途的贯穿件；接地导体通孔3是贯穿接地导体12的通孔，每个贯穿件只有一个，因此每块高硼不锈钢板5上只设置一个接地导体通孔3。 

在本实施例的电气贯穿件中，采用高硼不锈钢板取代了传统的支撑隔板形式，同时起到支撑和辐射屏蔽的功能。。 

实施例3

一种具有金属化合物涂层的高硼不锈钢板辐射屏蔽结构电气贯穿件 

本实施例的电气贯穿件结构与实例2基本相同，区别之处是：通过热喷涂技术，在高硼不锈钢表面上制备具有缓和热应力及增强屏蔽功能的B₄C、WC、FeNiB、TiC、铁镍铝金属化合物的任一种涂层，使高硼不锈钢具有更好的力学性能和辐射屏蔽性能。用具有所述喷涂层的高硼不锈钢加工出与支撑隔板一样的结构，替代传统贯穿件上的支撑隔板，同时起到支撑和辐射屏蔽的功能。 

以上实施方式的电气贯穿件，其辐射屏蔽结构都可以有效地屏蔽掉来自反应堆内部辐射物质的溢出，与安全壳一起组成一个完整的反应堆辐射屏蔽系统，可以有效的对整个核反应堆堆内辐射进行防护。

Claims (9)

1.一种具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，主要由筒体(11)、封装筒体(11)两端的法兰(13)、以及封装在筒体(11)内的导体组件(7)及接地导体组件(12)所组成，其特征在于：在筒体内、沿着筒体(11)轴线方向垂直的设置有辐射隔离板；封装在筒体(11)内的导体组件(7)与接地导体组件(12)贯穿辐射隔离板，它们的两侧端头伸出筒体两端的法兰(13)。

2.按照权利要求1所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：所述设置在筒体内的辐射隔离板，至少有一层。

3.按照权利要求2所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：在所述辐射隔离板上，开有贯穿导体组件的导体组件安装通孔和贯穿接地导体的接地导体安装通孔。

4.按照权利要求3所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：所述辐射隔离板，各层板上的导体组件安装通孔、接地导体安装通孔，具有对应的同轴度。

5.按照权利要求2所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：所述设置在筒体内的辐射隔离板，是由焊接在筒体(11)内壁上的支撑隔板(6)所固定的至少一层铅板(1)。

6.按照权利要求2所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：所述设置在筒体内的辐射隔离板，是直接焊接在筒体(11)内壁上的至少一层高硼不锈钢板(5)。

7.按照权利要求6所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：所述设置在筒体(11)内的高硼不锈钢板(5)，为表面上制有B₄C、WC、FeNiB、TiC及铁镍铝金属化合物之一涂层的高硼不锈钢板。

8.按照权利要求5所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：在所述铅板(1)上的导体组件安装通孔(2)、接地导体安装通孔(3)，与支撑隔板(6)上相对应的安装通孔具有相同的同轴度。

9.按照权利要求5所述的具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，其特征在于：在所述的支撑隔板(6)上均布焊接有连接螺栓(10)，在与该支撑隔板(6)配合的铅板(1)上，设置有与各连接螺栓(10)配对的螺栓连接孔(4)，该铅板(1)是通过连接螺栓(10)与螺栓连接孔(4)的配合被固定在支撑隔板(6)上。

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