CN103953946B - 一种核电用氢点火器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电用氢点火器，包括发热体，其发热体以镍铬合金丝作为发热丝，选择粒度不大于5um的高纯度MgO微粉作为绝缘体，耐高温抗氧化的合金材料作为护套，通过组装、退火、拉拔缩径而成的一种发热电缆，缠绕制成螺线管发热体。本发明的整体性、连接的可靠性、器件的牢固性好，其发热元件的单位面积功率控制在合理范围内，性能稳定，大大延长了发热元件的使用寿命。

Description

一种核电用氢点火器

技术领域

本发明涉及一种点火器，尤其涉及一种核电用氢点火器。

背景技术

核动力厂运行安全规定6(HAF103)，将严重事故列入核电站设计考虑范畴，要求在设计中必须考虑超设计基准事故。因此，近年来世界各国已经开发研制了多种形式的氢点火器和氢气复合装置，有些已在核电站中使用，以限制安全壳内的局部氢浓度，防止氢气发生燃爆或爆炸。现在国内已能生产安全壳外的能动式催化型氢气复合装置和安全壳内的非能动氢气催化复合装置，但氢点火器的研发尚未开展。我们通过对严重事故下氢气的产生、分布、释放过程等的深入研究后发现，氢气复合装置和氢点火器的消氢原理是不同的。因此，开发氢点火器，对防范核电站事故状态下氢爆导致安全壳破裂风险有着重要的现实意义。

氢点火器作为第三代核电站AP1000中的主要消氢设备，可防止核电站发生严重事故后氢气大面积的燃爆，维护安全壳的安全性和完整性。介绍了核电站用氢点火器的特点和工作原理,，以及国内外氢点火器的发展状况。认为如能开展氢点火器的研发，不但可以提高我国在材料、化工、自动控制、测温、测氢等多个行业和领域的创新力，而且可以打破其他核电大国在点火器消氢领域的垄断地位，拓宽我国核电产业的发展空间，必将为提高我国核电设备的国产化和核电事业的发展打下坚实的技术基础。而专利201210359051.4公开的一种核电站用氢气点火器，其中的点火部件为耐高温的螺旋线圈型加热元件，但未对其具体加热元件做结构或材料上的改进，不能最大程度的发挥氢点火器的加热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电用氢点火器，其整体性、连接的可靠性、器件的牢固性好，其发热元件的单位面积功率控制在合理范围内，性能稳定，大大延长了发热元件的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种核电用氢点火器，包括发热体，其发热体以镍铬合金丝作为发热丝，选择粒度不大于5um的高纯度MgO微粉作为绝缘体，耐高温抗氧化的合金材料作为护套，通过组装、退火、拉拔缩径而成的一种发热电缆，缠绕制成螺线管发热体。

作为一种优选，所述发热丝采用Inconel600。

作为一种优选，所述护套采用Inconel600或者825合金。

作为一种优选，还包括与发热丝连接的过渡引线（冷热过渡段），过渡引线采用镍铬合金丝材料制成。

作为一种优选，还包括测温热电偶与发热体连接，测温热电偶采用Inconel600。

作为一种优选，选定脉冲储能点焊来连接材料成分相同的发热体和过渡引线。这种工艺不仅可以有效地保证焊接处的冶金结合，防止在高温下可能发生不良冶金反应；而且能方便地调节工艺参数，在低倍放大镜监视下于很小的空间操作以控制焊点接头尺寸。通过对材料和焊点进行电热处理，可进一步提高焊点质量。测试结果表明，焊点不增加额外的电阻值。经过900-250℃，1000次温度交变和900℃，200h持续高温考验后，发热体电热细丝与过渡引线焊点情况仍牢固完好。

作为一种优选，采用高温玻璃粉将螺纹接头、外引线等一并粘结、固化、密封，以确保固定段在工作环境中有足够的强度和尺寸稳定性。

作为一种优选，所述高温玻璃粉是一种耐高温的密封材料，主要成分是二氧化硅，耐温600-800度。

本发明的有益效果是：本发明是当核电站发生严重事故后，安全壳内任意区域的氢浓度达到最低可燃浓度限值不久后，氢点火器启动以促进氢的燃爆。在较低氢可燃范围，燃烧氢气可防止在较高浓度时发生事故性氢燃烧。这可确保氢燃烧期间维持安全壳的完整性，并且保证氢气在低浓度燃烧期间相关设备仍可持续安全运行。在快速产生氢的事故中，通过分散的氢点火器子系统也可限制安全壳内的总体氢浓度。氢浓度在可燃限值和10%体积浓度之间时，氢点火器会引起氢的局部爆燃，从而防止核电站安全壳内发生氢爆炸。

本发明核电站用氢点火器的特点如下：

1)可靠性高。经过中国核动力研究院权威研究机构研究，认为采用氢点火器可以有效降低核电站严重事故后安全壳内的氢气浓度，维护安全壳的安全性和完整性。

2)安装方便。由于氢点火器的体积小，采用壳内悬挂方式，可节约安全壳内的空间，安装和更换时也很方便。

3)检查容易。氢点火器的定期检查只需要在主控室接通点火器的启动电源就可进行检查，不用进入安全壳内，检修人员可免受额外辐照剂量。

4)价格便宜，经济性高。先进的第三代核电站AP1000的一个重要先进指标就是造价低廉，相对于其他核电站消氢技术所用到的设备，氢点火器的造价很低，单价仅为万元左右。

附图说明

图1为本发明实施例核电用氢点火器的结构示意图。

附图中标记的说明如下：1-发热体、2-过渡引线、3-热电偶、4-高温玻璃粉、5-螺纹接头、6-环形密封焊。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及有益效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明实施例核电用氢点火器包括螺线管发热体1、以及与发热体1分别连接的过渡引线2和测温热电偶3，并且用高温玻璃粉4将螺纹接头5、外引线等一并粘结、固化、密封，

其中，发热体1以镍铬合金丝Inconel600作为发热丝，选择粒度不大于5um的高纯度MgO微粉作为绝缘体，耐高温抗氧化的合金材料825合金作为护套，通过组装、退火、拉拔缩径而成的一种发热电缆，缠绕制成螺线管发热体，其电阻率、线径、螺线管螺径、螺距等参数均经周密的计算，根据工艺的可能并通过试验予以确定。

本发明实施例选定脉冲储能点焊来连接材料成分相同的发热体1和过渡引线2。这种工艺不仅可以有效地保证焊接处的冶金结合，防止在高温下可能发生不良冶金反应．而且能方便地调节工艺参数，在低倍放大镜监视下于很小的空间操作以控制焊点接头尺寸。通过对材料和焊点进行电热处理，可进一步提高焊点质量。测试结果表明，焊点不增加额外的电阻值。经过900-250℃，1000次温度交变和900℃，200h持续高温考验后，发热体1电热细丝与过渡引线2焊点情况仍牢固完好。

Claims (4)

1.一种核电用氢点火器，包括发热体，其特征在于：其发热体以镍铬合金丝作为发热丝，选择粒度≤5μm的高纯度MgO微粉作为绝缘体，耐高温抗氧化的合金材料作为护套，通过组装、退火、拉拔缩径而成的一种发热电缆，缠绕制成螺线管发热体；所述发热丝采用Inconel600，还包括测温热电偶与发热体连接，测温热电偶采用Inconel600，还包括与发热丝连接的过渡引线，过渡引线采用镍铬合金丝材料制成，选定脉冲储能点焊来连接材料成分相同的发热丝和过渡引线。

2.根据权利要求1所述的核电用氢点火器，其特征在于：所述护套采用Inconel600或者825合金。

3.根据权利要求1所述的核电用氢点火器，其特征在于：还包括高温玻璃粉，采用高温玻璃粉将螺纹接头、外部引线等一并粘结、固化、密封。

4.根据权利要求3所述的核电用氢点火器，其特征在于：所述高温玻璃粉是耐温600度-800度的耐高温的密封材料。