[發明專利]一種用于高溫氣冷堆電氣貫穿件的玻璃-金屬密封材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310612099.6
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103708728A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張勇;宋曉貞;仝守強;汪向榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于核反應安全技術領域，具體涉及一種用于高溫氣冷堆電氣貫穿件的玻璃-金屬密封材料及其制備方法。?

背景技術

高溫氣冷堆是目前國際核能領域公認的新一代核能系統，其采用氦氣作冷卻劑，石墨作慢化材料，并采用包覆顆粒燃料以及全陶瓷的堆芯結構材料，具有固有安全性好、發電效率高的特點。?

高溫氣冷堆電氣貫穿件是安裝在反應堆壓力容器、蒸汽發生器承壓殼和熱氣導管承壓殼、低壓通風型安全殼上的1E級電氣設備，其用途是在正常和事故工況下，保證安全屏障內用電設備的電氣連續性，并維持反應堆壓力邊界的完整性，防止冷卻劑以及其它放射性物質外泄。?

電氣貫穿件主要由筒體、金屬導體和密封材料組成，其中密封材料主要分為三種：有機物、玻璃和陶瓷，而筒體均采用金屬材料，位于中心的金屬導體與密封材料之間、以及密封材料與筒體金屬材料之間的密封決定了電氣貫穿件的性能。目前美國Conax?Nuclear、法國IST?Auxitrol?Nuclear、俄羅斯Elox公司均采用有機物-金屬密封材料，德國的Schott倡導使用玻璃-金屬密封材料。?

盡管有機物-金屬密封材料符合第一代和第二代核電站中電氣貫穿件的設計規格要求并已獲得應用，但是，2011年3月日本福島發生核泄漏事故后，人們意識到有機物-金屬密封材料顯然無法滿足新一代核電站的需求，日本核安全監管改革委員會在2012年國際核能峰會上曾表示“泄露極有可能是由于有機密封材料的失效引起的”，專家分析認為過高的溫度和壓力摧毀了日本福島核電站中用環氧樹脂密封的電氣貫穿件，由此引起了爆炸性氫氣的泄露。因此，目前玻璃-金屬密封材料的電氣貫穿件受到了高度重視。?

發明內容

本發明的目的是提供一種用于高溫氣冷堆的玻璃-金屬密封材料及其制備方?法。采用該方法所制備的電氣貫穿件，具有高氣密性、良好的抗熱震性、耐高溫、耐輻照、阻燃等特性，從而解決了目前有機物-金屬密封電氣貫穿件所存在的不足和缺陷。?

一種用于高溫氣冷堆電氣貫穿件的玻璃-金屬密封材料，所述高溫氣冷堆電氣貫穿件主要由金屬筒體、金屬導體和密封材料組成，所述密封材料為玻璃，所述玻璃的組分按重量百分比以化合物計含有：SiO₂：40～60％；B₂O₃：3～10％；Al₂O₃：1～5％；La₂O₃：0～5％；Li₂O：0～3％；Na₂O：3～7％；K₂O：3～6％；BaO：30～40％；TiO₂：2～6％；Sb₂O₃：0～1％，各組分之和為100％。?

所述金屬筒體為10號鋼或30CrMnSiA合金結構鋼。?

所述金屬導體為可伐合金。?

上述用于高溫氣冷堆電氣貫穿件的玻璃-金屬密封材料的制備方法，所述方法包括以下具體步驟：?

1）采用高溫熔融法制備玻璃粉體：按照玻璃組成稱取原料SiO₂、H₂BO₃、Al₂O₃、La₂O₃、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、BaCO₃、TiO₂、Sb₂O₃，然后將原料在行星球磨機中加入球磨介質研磨4～6小時，烘干后在1300～1600℃保溫2～4小時進行高溫熔融，經過水淬即得所需玻璃渣料；?

2）制備玻璃預成型坯體：將步驟1）得到的玻璃渣料在行星球磨機中加入球磨介質研磨4～6小時，烘干后在玻璃粉體中加入石蠟，在加熱情況下充分拌勻后冷卻、造粒、過篩，然后在自動成型機上成型，再經過排蠟，得到玻璃預成型坯體；?

3）金屬筒體和金屬導體的燒氫與預氧化處理：在金屬零件加工好以后，首清洗金屬筒體和金屬導體的表面油污、烘干，然后進行燒氫與預氧化處理，燒氫處理的溫度為1000℃，保溫時間為30分鐘；在空氣氣氛下進行預氧化處理，溫度為700℃，保溫時間為30分鐘；?