CN102629504A - 由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级k1类电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，属于核反应堆结构技术领域。电缆由金属护套管、多根导线和绝缘瓷管组成。多根导线置于金属护套管内，金属护套管内的导线之间设有密封绝缘介质，金属护套管端部的导线之间设有密封绝缘瓷板，伸出金属护套管端部的导线表面涂有陶瓷绝缘涂料，并套有绝缘瓷管。本发明的电缆具有良好的耐辐照、抗老化、耐腐蚀、耐高温、抗震动等特点，并具有制造简单、成本低、使用寿命周期长的优点。

Description

由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆
技术领域
本发明涉及一种由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，属于核反应堆结构技术领域。
背景技术
反应堆中使用的安全级K1类电缆，其不仅要能够耐受长期辐照、腐蚀、高温和老化，还应保证正常运行条件下和各种事故工况(如地震、LOCA)的电气性能。CN 101964222 A号专利“核反应堆用1E级K1类控制电缆”公开了一种电缆结构，该电缆可以满足寿命期内累计辐照剂量1。1x107Gy的要求，但存在以下问题：该贯穿件采用的绝缘为聚醚醚酮有机材料，抗辐照能力有一个限度，耐高温最高只能达到250℃，也不满足更高温度的要求。
国内其他电缆制造厂家的电缆均采用其他有机材料(如无卤阻燃交联聚乙烯或乙丙橡胶)作为安全级电缆绝缘及护套材料，也存在以上问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，改变已有电缆的结构和使用的材料，使其结构简单，制造容易，以用于反应堆中，或用于其它需要耐辐照、抗老化、耐腐蚀、耐高温、抗震动环境条件下，并提高其抗老化性能。
本发明提出的由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，由金属护套管、多根导线和绝缘瓷管组成；所述的多根导线置于金属护套管内，并从金属护套管中伸出，金属护套管内的导线之间设有密封绝缘介质，金属护套管端部的导线之间设有密封绝缘瓷板，伸出金属护套管端部的导线表面涂有陶瓷绝缘涂料，并套有绝缘瓷管；其中所述的绝缘瓷管的成分为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝中的一种，所述的密封绝缘介质为三氧化二铝或氧化镁，所述的密封绝缘瓷板为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝。
本发明提出的由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，其优点是：
1、本发明的电缆中，由于采用Al2O3或MgO粉和陶瓷作为内外绝缘材料，因此有效地避免了有机材料的高温、辐照下老化的问题，延长了电缆的使用寿命。
2、本发明的电缆中，密封采用Al2O3或MgO粉压实，并采用陶瓷与金属封接的结构型式，彻底解决了既满足绝缘与密封要求，绝缘体又不会受潮的问题，保证了电缆的工作稳定性和可靠性。
3、本发明提出的由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，可以作为反应堆中K1级控制电缆、同轴电缆、电力电缆或热电偶。
4、本发明提出的由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆中，导线以外的其他部件，都采用了陶瓷和金属材料，因此整个电缆具有极好的耐辐照、抗老化(大于60年)、耐强酸腐蚀(如硼酸)、耐高温(可达1000℃以上)、抗地震等特点，使电缆适用于需要耐辐照、抗老化、耐腐蚀、耐高温、抗震动等多种环境。
附图说明
图1是本发明提出的一种陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆的结构示意图。
图1中，1是金属护套管，2是密封绝缘介质，3是密封绝缘瓷板，4是导线，5是绝缘瓷管，6是陶瓷绝缘涂料。
具体实施方式
本发明提出的由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，其结构如图1所示，包括导体组件的结构如图1中所示，由金属护套管1、多根导线4和绝缘瓷管5组成。多根导线4置于金属护套管1内，并从金属护套管1中伸出，金属护套管1内的导线4之间设有密封绝缘介质2，金属护套管1端部的导线4之间设有密封绝缘瓷板3，伸出金属护套管端部的导线4的表面涂有陶瓷绝缘涂料6，并套有绝缘瓷管5。
上述电缆中，所述的绝缘瓷管的成分为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝中的一种，所述的密封绝缘介质为三氧化二铝或氧化镁，所述的密封绝缘瓷板为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝。
如图1所示，电缆的密封绝缘介质(2)预先烧结为1-19或更多的孔数和一定尺寸的瓷柱，然后将瓷柱一个个穿在导线(4)上，再置于金属护套管(1)内。将组装好的导体组件经反复冷拔并退火后，制成所需要的长度和尺寸。密封绝缘介质(2)密实地填充在金属护套管(1)内，起到绝缘与密封的作用；为防止Al2O3或MgO(2)受潮，在电缆两端以密封绝缘瓷板(3)与导体(4)和金属护套管(1)进行封接。
本发明提出的电缆，由金属护套管、导体和多孔瓷柱按事先计算好的尺寸装配好后，在一定温度下(不小于100℃)，经反复拉拔和退火工序后，达到需要的截面积，长度可以达到50-600m。为满足导线弯曲半径和绝缘要求，位于金属护套管外的导体裸露部分用具有一定长度和直径的多个绝缘瓷管套装，并可在贯穿件组装完成后在现场刷涂无机陶瓷涂料。额定电压可达500V-750V，一分钟耐压为2000V；芯数为1-19芯，导体截面积1-400mm2；长期工作温度可达200℃-1000℃。经反复拉拔后氧化镁粉或Al2O3粉在金属护套管内达到足够的密实程度，起到密封气体从护套管一段向另一端管泄漏的作用。本发明提出的电缆的绝缘和密封材料为陶瓷无机材料，例如Al3O2或MgO，护套管为不锈钢、可伐、钨钼材料、镍基材料或它们的复合体，导体材料为纯铜、可伐、镍基材料、铜合金、铁等，其中的镍基材料可以为：蒙乃尔400。密封结构为陶瓷粉压实密封及金属与陶瓷的封接。陶瓷绝缘涂料的产品型号为ZS-1091，由北京志盛威华科技有限公司生产。
由于本发明的电缆中，绝缘和密封部件采用的材料均为陶瓷和金属，具有良好的耐辐照、抗老化、耐腐蚀、耐高温、抗震动特点，并具有制造简单、成本低、使用寿命周期长的特点。电缆可以是K1级控制电缆、同轴电缆、动力电缆或热电偶。

Claims (3)

1.一种由陶瓷与金属封接的用于核反应堆中的安全级K1类电缆，其特征在于该电缆由金属护套管、多根导线和绝缘瓷管组成；所述的多根导线置于金属护套管内，并从金属护套管中伸出，金属护套管内的导线之间设有密封绝缘介质，金属护套管端部的导线之间设有密封绝缘瓷板，伸出金属护套管端部的导线表面涂有陶瓷绝缘涂料，并套有绝缘瓷管；其中所述的绝缘瓷管的成分为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝中的一种，所述的密封绝缘介质为三氧化二铝或氧化镁，所述的密封绝缘瓷板为碳化硅、氮化硅或三氧化二铝。
2.如权利要求1所述的电缆，其特征在于其中所述的护套管为不锈钢、可伐、钨钼材料或镍基材料中的任意一种，或它们的复合体。
3.如权利要求1所述的电缆，其特征在于其中所述的导线的材料为纯铜、可伐、镍基材料、铜合金或铁中的任何一种，或它们的复合体。
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