[發明專利]適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構

在審

• 申請號: 201711418121.8
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109961857A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 蔡立君;徐紅兵;盧勇;袁應龍;劉雨祥;王明旭;劉容利;甘明楊;郭凱飛;王波;馬靜;余揚;王英翹;李波
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G21C11/08
• 分類號: G21C11/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 劉昕宇

本發明屬于間隙絕緣技術，具體涉及一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構。一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，包括管狀的外層屏蔽層，在外層屏蔽層內設置同樣為管狀的內層屏蔽層，在內層屏蔽層和外層屏蔽層之間設置若干個用于隔離的陶瓷環，在內層屏蔽層內設置及帶電冷卻水管。本發明的顯著效果是：本發明基于傳統單層屏蔽層，引申出內層與外層屏蔽層，即雙層屏蔽層結構的設計發明概念。這個新的設計發明概念使得相互絕緣對象由從前的帶電冷卻水管和接地的單層屏蔽層變成了如今與帶電冷卻水管具有相同電位的內層屏蔽層和接地的外層屏蔽層。

技術領域

本發明屬于間隙絕緣技術，具體涉及一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構。

背景技術

在聚變領域中，帶高電壓的冷卻水管是常見的水冷設施。由于帶高電位電壓且需要較為復雜的結構來承受熱應力等特殊性，往往此類帶電冷卻水管與屏蔽層間的絕緣設計顯得格外重要。其次受高溫和核輻照且身處氫氘氚氦等復雜惡劣環境，使得材料使用受到了很大的局限性，為設計帶來了困難。就目前，運用在聚變領域較為常見的絕緣措施以帶電冷卻水管噴涂陶瓷涂層為主。但運用陶瓷涂層最明顯的缺陷在于：

為了防止高溫環境帶電冷卻水管的熱應力影響，帶電冷卻水管通常是具有特殊結構形態且帶有彈性的。這種特性使得涂層的絕緣可靠性在反復冷熱沖擊下得不到保證。

帶電冷卻水管彎頭處的噴涂均勻性難以保證，特別是對于此類結構形態較為復雜的帶電冷卻水管，這樣使得絕緣可靠性的評估難度上升。

可拆卸維護性較差。主要體現在更換帶電冷卻水管時，切割并重新焊接的帶電冷卻水管處的陶瓷涂層缺失補償難度較大，且補償后絕緣性能的檢測也會是很大的挑戰。

另一種較為常見的絕緣措施為帶電冷卻水管與屏蔽層間間隙絕緣。但其最為明顯的缺陷在于：

由于帶電冷卻水管結構的復雜性，想要加工出間隙距離恒定的對應屏蔽層難度大成本高。

帶電冷卻水管受熱應力影響，其受熱變形后與屏蔽層間的間隙距離可能存在變化，這樣使得絕緣可靠性得不到保證。

針對上述幾點，傳統單層屏蔽層結構使用陶瓷涂層或間隙絕緣方案并不能滿足復雜惡劣環境條件下的設計要求。

以ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)，國際熱核聚變實驗堆)中，輝光放電清洗系統為例。該系統在輝光放電清洗時，帶電冷卻水管的電壓約為1.5kV，環境氣體以氦氣為主，氣壓約為15個單位帕斯卡，帶電冷卻水管入口水溫約為240度。在考慮帶電冷卻水管與接地屏蔽層間不發生擊穿的前提下，根據帕邢定律及相應實驗可以得出，有效間隙絕緣距離為5mm至20mm，即帶電冷卻水管與屏蔽層間間隙應處在5mm至20mm范圍內，方能保證其二者間的有效間隙絕緣。

發明內容

本申請針對現有技術的缺陷，提供一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構。

本申請是這樣實現的：一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，包括管狀的外層屏蔽層，在外層屏蔽層內設置同樣為管狀的內層屏蔽層，在內層屏蔽層和外層屏蔽層之間設置若干個用于隔離的陶瓷環，在內層屏蔽層內設置及帶電冷卻水管。

如上所訴的一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，其中，內層屏蔽層與帶電冷卻水管具有相同電位，且端部采用絕對接觸連接。

如上所訴的一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，其中，內層屏蔽層與外層屏蔽層間具體有效間隙絕緣距離范圍為5mm至20mm。

如上所訴的一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，其中，外層屏蔽層的材料為不銹鋼。

如上所訴的一種適用于屏蔽帶電冷卻水管的雙層屏蔽層結構，其中，內層屏蔽層和帶電冷卻水管的材料為不銹鋼、銅或銅合金；