CN217838748U - 一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，该结构包括至少两层玻璃板以及夹设在玻璃板之间的高分子树脂夹胶层；所述的玻璃板在越靠近辐照面的位置厚度越厚。所述的玻璃板包括防核辐射玻璃板或耐核辐射玻璃板。所述高分子树脂夹胶层的材质为聚芳醚酮类、热塑性聚酰亚胺光学树脂夹胶或环氧树脂光学胶粘剂。与现有技术相比，运用本实用新型制造的防、耐核辐射夹胶玻璃满足核电或其他核工业窥视窗设计要求，进一步提升了中国第三代自主核电综合国产化率、降低了采购成本和周期，解决了关键材料国产自主可控的问题。本实用新型可在现有交通和建筑夹胶玻璃生产线的基础上进行改造，实现工业化批产。

Description

一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构

技术领域

本实用新型涉及核工业玻璃板领域，具体涉及一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构。

背景技术

截止2021年，中国第三代自主核电综合国产化率达88％以上，其中厚度230mm以上的窥视窗防、耐核辐射玻璃板依然需要从德国SCHOTT、美国CORNING和法国LEMER PAX公司进口。中国目前能经济生产的防、耐核辐射玻璃板最厚为230mm，而窥视窗设计的单块防、耐核辐射玻璃板通常超过230mm，厚达400mm以上。目前，德国SCHOTT公司的玻璃板最厚达420mm，美国CORNING公司为400mm，法国LEMER PAX公司采用“安全夹层铅玻璃块(SLLGB)”技术实现厚度无限止，其生产的最厚玻璃板为570 mm。借鉴法国LEMER PAX公司SLLGB技术，是解决中国当前防、耐核辐射玻璃板厚度瓶颈的有效之路，即通过1层或多层胶膜将不同厚度的防、耐核辐射玻璃板复合成满足设计厚度的整块玻璃板。根据法国LEMER PAX公司官网介绍，夹胶的防、耐核辐射玻璃板具有以下优点：①抗冲击性能优良，当玻璃板受冲击时，单层玻璃破裂，由于胶层可阻止裂纹扩展，因此不会发生沿厚度方向贯穿性裂纹，可防止核辐射的泄露；②无厚度限止，使窥视窗设计选择性更大；③可将防护层(如PMMA光学玻璃)通过夹胶复合在玻璃板内、外表面，在窥视窗装配时，无需额外的防护玻璃，这一方面降低了光学损失，另一方面在防护层与玻璃板之间因粘合成整体，而不存在冷凝问题。但该公司的SLLGB技术细节(包括胶层材质、光学厚度、成型工艺等)一无所知，无任何公开报道。

中国已成为交通和建筑领域夹胶玻璃的制造强国，通用玻璃夹胶技术非常成熟。但其使用的聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA) 树脂、基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚氨酯(PU)树脂改性的夹胶(中国专利 CN109971401A、中国专利CN108192538A和中国专利CN110669460A)、基于聚丙烯酸酯浮液的夹胶(中国专利CN109593476A)等不能有效抵抗长期高剂量的核辐射。核电站窥视窗玻璃的设计寿命至少40年，这些树脂夹胶暴露在长期的高剂量核辐射下，将老化变色，玻璃透光度降低，甚至脱粘分层，因此这些已有的玻璃夹胶不能用于核电站或其他核工业窥视窗防、耐核辐射玻璃板的复合。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种服役寿命长、节能、降低采购成本和周期的超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，该结构包括至少两层玻璃板以及夹设在玻璃板之间的高分子树脂夹胶层；所述的玻璃板在越靠近辐照面的位置厚度越厚。多层玻璃板厚度组合原则是以国内能生产的最厚纯玻璃板为基础厚度，目前为200-230mm，越厚质量稳定性越差，进行组合，多块基础厚度组合后与窥视窗防、耐核辐射玻璃板设计总厚度差多少厚度，则叠加多少厚度的玻璃板。不建议采用多层厚度均分结构。现场装配时，基础厚度面安装在内侧(热面)，低于基础厚度的薄层面安装在外侧(冷面)。

进一步地，所述的玻璃板包括防核辐射玻璃板或耐核辐射玻璃板。所述的防核辐射玻璃或耐核辐射玻璃材料须符合国家或核电、核工业设计院规定的技术条件。根据窥视窗设计所需选用同一型号或不同型号的玻璃板进行夹胶组合。

进一步地，所述的防核辐射玻璃板包括ZF6、ZF7或ZF501。

进一步地，所述的耐核辐射玻璃板包括K509或K709。

进一步地，靠近辐照面一侧的玻璃板厚度为200-230mm。所述的特种高分子树脂的光学厚度，需根据设计院规定的光源中心频率、玻璃板以及树脂的光学参数(折射率、光吸收系数等)和几何参数经光学设计确定，以最大化降低因夹胶对玻璃板光学性能的影响。所述的厚度组合原则和窥视窗现场组装原则，主要目的使夹胶层尽可能远离热面，使其受到的辐射剂量尽可能少，有利于延长其服役寿命。

进一步地，所述高分子树脂夹胶层的材质为聚芳醚酮类(PAEK)、热塑性聚酰亚胺(TPI)光学树脂夹胶或环氧树脂光学胶粘剂。对于低剂量核辐射应用场景，可采用环氧树脂光学胶粘剂。PAEK和TPI被公认为具有优异耐核辐射性能的特种高分子材料，兼具优异的力学强度、冲击韧性、耐低温和高温等，广泛应用于航空航天等特种领域，但其用于玻璃夹胶属于世界首创。所述的特种高分子树脂，在夹胶复合前的形态可为可流动的胶粘剂或片状胶膜。两种形态的树脂对应的夹胶工艺分别为湿法和干法。

进一步地，所述玻璃板为两层，厚度分别为200-230mm和5-230mm，第二层玻璃板厚度依据设计所需总厚度确定。

进一步地，所述玻璃板为两层，厚度分别为200-230mm和70-100mm。

进一步地，所述玻璃板的厚度分别为230mm和70mm。

进一步地，所述玻璃板为三层，厚度分别为200-230mm、200-230mm和 5-230mm，第三层玻璃板厚度依据设计所需总厚度确定。

进一步地，所述玻璃板为三层，厚度分别为200-230mm、200-230mm和 40-100mm。

进一步地，所述玻璃板的厚度分别为230mm、230mm和40mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型切实解决了中国当前防、耐核辐射玻璃板厚度不能满足核电或其他核工业窥视窗设计所需厚度的瓶颈。进一步提升了中国第三代自主核电综合国产化率、降低了采购成本和周期，解决了关键材料国产自主可控的问题；

(2)本实用新型采用的特种高分子树脂夹胶，具有优异的抗核辐射性能，辐照稳定性检测结果表明，夹胶玻璃辐照前后透光率之差满足核电和核工业设计院规定的技术条件；

(3)本实用新型的厚度组合原则和窥视窗现场组装原则，具有以下优点：①因防、耐核辐射玻璃的阻挡作用，核辐射剂量沿厚度方向逐渐衰减，胶层越远离内表面，则其受的辐射剂量越少，服役寿命也越长。②因减轻了上层重量，成型操作更方便；③夹胶成型时温度传递更快，胶层温度也会更均匀，缩短了保温固化时间，节能。④上层薄有利于目视检查，出厂前易于检验判断胶层粘合质量；⑤如果粘接质量缺陷需要重新粘合，则需要切割掉中间胶层，尽可能保留了下层的尺寸；

(4)本实用新型可在现有交通和建筑夹胶玻璃生产线的基础上进行改造，实现工业化批产，无需新增大规模投资；

(5)运用本实用新型制造的防、耐核辐射夹胶玻璃满足核电或其他核工业窥视窗设计要求，进一步提升了中国第三代自主核电综合国产化率、降低了采购成本和周期，解决了关键材料国产自主可控的问题。本实用新型可在现有交通和建筑夹胶玻璃生产线的基础上进行改造，实现工业化批产。

附图说明

图1为实施例2中玻璃结构示意图；

图2为效果实施例1中玻璃辐照前、后白光透过率；

图3为效果实施例2中光学胶膜本体辐照前、后白光透过率；

图中标号所示：1-内层玻璃板、2-第一高分子树脂夹胶层、3-中层玻璃板、 4-第二高分子树脂夹胶层、5-外层玻璃板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，该结构包括至少两层玻璃板以及夹设在玻璃板之间的高分子树脂夹胶层；玻璃板在越靠近辐照面的位置厚度越厚。玻璃板包括防核辐射玻璃板或耐核辐射玻璃板。防核辐射玻璃板包括 ZF6、ZF7或ZF501。耐核辐射玻璃板包括K509或K709。靠近辐照面一侧的玻璃板厚度为200-230mm。高分子树脂夹胶层的材质为聚芳醚酮类、热塑性聚酰亚胺光学树脂夹胶或环氧树脂光学胶粘剂。

实施例1

窥视窗防、耐核辐射玻璃板的设计厚度为300mm，国内单块玻璃板最厚为230mm，则厚度分配原则是1块230mm厚的玻璃板+1块70mm厚的玻璃板进行复合，装配时230mm厚的玻璃板在内侧(热面)。采用ZF501玻璃板以及PAEK夹胶。

实施例2

如图1，设计厚度为500mm，则其组合方式是2块230mm+1块40mm 的玻璃板进行复合，40mm厚的玻璃板在外侧(冷面)。采用ZF501玻璃板以及 PAEK夹胶。

效果实施例1

基于本实用新型，根据GB/T7962.9-2010《无色光学玻璃测试方法第9 部分：光吸收系数》检测要求，制作了10mm厚的ZF501防辐射夹胶玻璃，其中2块ZF501防辐射玻璃为5mm厚，PAEK光学胶膜为0.2mm厚。辐照稳定性测试条件以及辐照前、后透光性能如图2所示(辐照源为Co-60γ射线源)，辐照前、后白光透过率下降1.5％，满足核工业设计院规定的指标要求(白光透过率下降不超过3.0％)。

效果实施例2

为验证PAEK光学胶膜本体抗辐射性能，在核工业设计院规定的指标要求基础上，放大辐照剂量率和累积剂量进行测试，测试条件和测试结果如图3 所示。由图3可知，PAEK光学胶膜具有优异的抗辐射性能，辐照前、后透光性基本无变化，完全适用于核辐射窥视窗的夹胶设计。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，该结构包括至少两层玻璃板以及夹设在玻璃板之间的高分子树脂夹胶层；所述的玻璃板在越靠近辐照面的位置厚度越厚。

2.根据权利要求1所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述的玻璃板包括防核辐射玻璃板或耐核辐射玻璃板。

3.根据权利要求2所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述的防核辐射玻璃板包括ZF6、ZF7或ZF501。

4.根据权利要求2所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述的耐核辐射玻璃板包括K509或K709。

5.根据权利要求1所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，靠近辐照面一侧的玻璃板厚度为200-230mm。

6.根据权利要求1所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述高分子树脂夹胶层的材质为聚芳醚酮类、热塑性聚酰亚胺光学树脂夹胶或环氧树脂光学胶粘剂。

7.根据权利要求1或5所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述玻璃板为两层，厚度分别为200-230mm和5-230mm。

8.根据权利要求7所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述玻璃板的厚度分别为230mm和70mm。

9.根据权利要求1或5所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述玻璃板为三层，厚度分别为200-230mm、200-230mm和5-230mm。

10.根据权利要求9所述的一种超厚窥视窗防、耐核辐射夹胶玻璃结构，其特征在于，所述玻璃板的厚度分别为230mm、230mm和40mm。

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