CN219017252U - 一种陶瓷纳米涂层包壳 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种陶瓷纳米涂层包壳，包括包壳基管，所述包壳基管的外圈和上下端均设置有石墨涂层，所述石墨涂层的外圈设置有若干个石墨外支撑条，所述石墨涂层的外圈且位于相邻的两个石墨外支撑条之间均设置有陶瓷纳米涂层，贯穿所述石墨外支撑条的正面开设有若干个横散孔，贯穿所述石墨外支撑条的上下端开设有若干个纵散孔，贯穿所述石墨涂层的外侧开设有若干道散热槽，所述石墨涂层采用静电喷涂的方法附着于包壳基管的表面，石墨外支撑条与石墨涂层呈一体化设置，包壳基管采用锆合金制成；本实用新型所述的一种陶瓷纳米涂层包壳，可以对陶瓷纳米涂层进行保护，避免陶瓷纳米涂层受力崩坏，同时具备良好的散热效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及涂层包壳领域，特别涉及一种陶瓷纳米涂层包壳。
背景技术
核燃料包壳是核燃料的密封外壳，其作用是防止裂变产物逸散和避免燃料受冷却剂腐蚀以及有效地导出热能，申请号为201721563548.2的实用新型专利公开了一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳，虽然通过设置陶瓷纳米涂层隔离锆合金和水，由于包壳基体材质采用错合金材料，并在包壳基体外表面增设陶瓷纳米涂层，可以防止错合金材料包壳基体在高温下与冷却剂水接触，发生化学反应生成氢气，避免了反应堆爆炸等严重事故的发生，提高了设计的安全性；此外，由于在陶瓷纳米涂层外表面设置了若干凹槽或盲孔，可以使本实用新型所述的陶瓷纳米涂层包壳具有良好的导热效果一导热效果至少可以增加2-3倍，不会导致包壳内的核燃料有较大的温升，保证反应堆的正常进行；但是，由于陶瓷纳米涂层本身强度低于锆合金，因此在受到压力时，陶瓷纳米涂层容易受力崩坏，影响对水的隔离效果，且陶瓷纳米涂层本身的导热性能较差，仅仅通过凹槽或盲孔很难进行有效散热。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种陶瓷纳米涂层包壳，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种陶瓷纳米涂层包壳，包括包壳基管，所述包壳基管的外圈和上下端均设置有石墨涂层，所述石墨涂层的外圈设置有若干个石墨外支撑条，所述石墨涂层的外圈且位于相邻的两个石墨外支撑条之间均设置有陶瓷纳米涂层，贯穿所述石墨外支撑条的正面开设有若干个横散孔，贯穿所述石墨外支撑条的上下端开设有若干个纵散孔，贯穿所述石墨涂层的外侧开设有若干道散热槽。
作为本实用新型的进一步方案，所述石墨涂层采用静电喷涂的方法附着于包壳基管的表面，石墨外支撑条与石墨涂层呈一体化设置，包壳基管采用锆合金制成。
作为本实用新型的进一步方案，所述陶瓷纳米涂层采用等离子喷涂的方法附着于石墨涂层的表面。
作为本实用新型的进一步方案，若干个所述石墨外支撑条在石墨涂层的外圈呈等距环形排列，横散孔与纵散孔之间呈垂直交叉设置，且横散孔与纵散孔之间相互连通，石墨外支撑条的厚度大于陶瓷纳米涂层的厚度。
作为本实用新型的进一步方案，若干道所述散热槽之间呈上下等距排列设置，散热槽的深度等于陶瓷纳米涂层厚度的一半。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
通过设置横散孔、纵散孔和散热槽，从包壳基管传递至石墨涂层的热量，一部分传递至石墨外支撑条，通过纵散孔和横散孔配合石墨外支撑条进行散热，另一部分传递至陶瓷纳米涂层，通过散热槽配合陶瓷纳米涂层进行散热，相互配合，增强散热效果；
通过设置石墨外支撑条和石墨涂层，当陶瓷纳米涂层包壳的侧面承受压力时，由于石墨外支撑条的厚度大于陶瓷纳米涂层的厚度，因此，压力优先作用于石墨外支撑条上，再通过石墨外支撑条作用于陶瓷纳米涂层上，避免压力直接作用与陶瓷纳米涂层上，造成陶瓷纳米涂层受力崩坏。
附图说明
图1为本实用新型一种陶瓷纳米涂层包壳的整体结构示意图；
图2为本实用新型一种陶瓷纳米涂层包壳的主视剖面图；
图3为本实用新型一种陶瓷纳米涂层包壳的俯视剖面图。
图中：1、包壳基管；2、石墨涂层；3、石墨外支撑条；4、陶瓷纳米涂层；5、横散孔；6、纵散孔；7、散热槽。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1-图3所示，一种陶瓷纳米涂层包壳，包括包壳基管1，包壳基管1的外圈和上下端均设置有石墨涂层2，石墨涂层2的外圈设置有若干个石墨外支撑条3，石墨涂层2的外圈且位于相邻的两个石墨外支撑条3之间均设置有陶瓷纳米涂层4，贯穿石墨外支撑条3的正面开设有若干个横散孔5，贯穿石墨外支撑条3的上下端开设有若干个纵散孔6，贯穿石墨涂层2的外侧开设有若干道散热槽7。
石墨涂层2采用静电喷涂的方法附着于包壳基管1的表面，石墨外支撑条3与石墨涂层2呈一体化设置，包壳基管1采用锆合金制成，采用石墨涂层2进行热量传递，通过石墨外支撑条3承载压力保护陶瓷纳米涂层4。
陶瓷纳米涂层4采用等离子喷涂的方法附着于石墨涂层2的表面，通过陶瓷纳米涂层4和石墨涂层2保护包壳基管1，避免包壳基管1直接与水接触反生放热反应，生成氢气。
若干个石墨外支撑条3在石墨涂层2的外圈呈等距环形排列，横散孔5与纵散孔6之间呈垂直交叉设置，且横散孔5与纵散孔6之间相互连通，石墨外支撑条3的厚度大于陶瓷纳米涂层4的厚度，石墨涂层2对来自包壳基管1的热量进行传递后，通过横散孔5配合纵散孔6进一步散热。
若干道散热槽7之间呈上下等距排列设置，散热槽7的深度等于陶瓷纳米涂层4厚度的一半，热量传递至陶瓷纳米涂层4后，通过散热槽7增加陶瓷纳米涂层4的表面积，增强散热效果。
需要说明的是，本实用新型为一种陶瓷纳米涂层包壳，在使用时，首先将核燃料填入包壳基管1中，再将陶瓷纳米涂层包壳插入格架中，在核反应堆运行的过程中，包壳基管1中的核燃料反应放热，热量通过包壳基管1传递到石墨涂层2，再套管石墨涂层2传递到石墨外支撑条3和陶瓷纳米涂层4，利用石墨涂层2和陶瓷纳米涂层4包裹包壳基管1，避免包壳基管1直接与水接触反应释放氢气，热量通过横散孔5、纵散孔6配合散热槽7进行散热把水加热，再通过循环，把热量带出去进行发电，同时，由于石墨外支撑条3的厚度大于陶瓷纳米涂层4的厚度，当陶瓷纳米涂层包壳的侧面承受压力时，压力作用在石墨外支撑条3上，再作用到石墨涂层2上，避免陶瓷纳米涂层4受到挤压而崩坏。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种陶瓷纳米涂层包壳，其特征在于：包括包壳基管(1)，所述包壳基管(1)的外圈和上下端均设置有石墨涂层(2)，所述石墨涂层(2)的外圈设置有若干个石墨外支撑条(3)，所述石墨涂层(2)的外圈且位于相邻的两个石墨外支撑条(3)之间均设置有陶瓷纳米涂层(4)，贯穿所述石墨外支撑条(3)的正面开设有若干个横散孔(5)，贯穿所述石墨外支撑条(3)的上下端开设有若干个纵散孔(6)，贯穿所述石墨涂层(2)的外侧开设有若干道散热槽(7)。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷纳米涂层包壳，其特征在于：所述石墨涂层(2)采用静电喷涂的方法附着于包壳基管(1)的表面，石墨外支撑条(3)与石墨涂层(2)呈一体化设置，包壳基管(1)采用锆合金制成。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷纳米涂层包壳，其特征在于：所述陶瓷纳米涂层(4)采用等离子喷涂的方法附着于石墨涂层(2)的表面。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷纳米涂层包壳，其特征在于：若干个所述石墨外支撑条(3)在石墨涂层(2)的外圈呈等距环形排列，横散孔(5)与纵散孔(6)之间呈垂直交叉设置，且横散孔(5)与纵散孔(6)之间相互连通，石墨外支撑条(3)的厚度大于陶瓷纳米涂层(4)的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷纳米涂层包壳，其特征在于：若干道所述散热槽(7)之间呈上下等距排列设置，散热槽(7)的深度等于陶瓷纳米涂层(4)厚度的一半。
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2022
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