[發明專利]一種核電站控制棒驅動機構用陶瓷電磁線圈

在審

• 申請號: 202010614981.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111785473A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 顧建國;武諍
• 申請（專利權）人: 上海福酉電工設備有限公司
• 主分類號: H01F5/00
• 分類號: H01F5/00;H01F5/02;H01F5/04;H01F5/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種核電站控制棒驅動機構用陶瓷電磁線圈，包括：陶瓷繞線骨架(01)；線圈繞組(02)：所述線圈繞組(02)繞制在所述陶瓷繞線骨架(01)的繞線區域空間內；無機封裝層(03)：所述無機封裝層(03)密實填充在線圈繞組(02)和陶瓷線圈絕緣外筒(04)之間的間隙內；所述陶瓷線圈絕緣外筒(04)為線圈外部的主絕緣層和保護層；耐高溫引接線(05)：所述耐高溫引接線(05)連接線圈繞組(02)與工作電源。與現有技術相比，本發明可實現500℃以上耐溫等級、使用壽限60年以上。

技術領域

本發明涉及一種核電站控制棒驅動機構陶瓷電磁線圈，涉及核電站核反應堆控制棒驅動機構技術領域。

背景技術

控制棒驅動機構是核反應堆的功率控制系統，它與堆芯內的控制棒組件連接，通過以一定次序對若干個電磁線圈通電，實現控制棒組件的插入和提升，從而控制堆芯平均溫度，以達到反應堆安全啟動，調節反應堆功率和停堆的目的。因此，由電磁線圈提供動力的控制棒驅動機構是直接影響反應堆正常運行和反應堆安全可靠的關鍵設備之一。

由于反應堆堆內高達300℃以上的溫度傳遞以及電磁線圈工作產生的電阻熱，使得電磁線圈工作環境溫度高達350℃。長期以來，囿于耐輻照、耐高溫的絕緣材料以及制造工藝等方面的限制，電磁線圈制造盡管用了諸如云母、玻璃絲、氧化硅等無機材料，可仍需要大量有機材料的粘結、浸漬、灌封等，而所有有機材料在300℃以上的高溫條件下會很快開始分解。為此，一方面，在反應堆堆頂布置龐大的風機冷卻系統，既復雜了堆頂結構、占據了寶貴的有限空間，又增加了運行成本和維修難度。而且，一旦風機冷卻系統發生故障，就可能造成線圈燒毀、反應堆停堆事故，嚴重影響核電站的運行安全。另一方面，盡管有了風機冷卻系統，但堆頂溫度仍然有150℃左右，長期在較高溫度下工作，控制棒驅動機構電磁線圈里的有機材料仍以較快速度分解，造成線圈繞組松散、絕緣結構損壞，而需要定期更換電磁線圈，這會大大影響到反應堆的工作安全和電站的運行經濟性；對此，從引進第三代AP1000核電技術開始，國家核安全局和各設計院就提出了電磁線圈要達到60年壽限期。

如何能使電磁線圈的耐熱等級達到300℃以上，如何能使電磁線圈的使用壽限達到60年，這是核電電磁線圈長期以來期望解決的的二個主要問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種核電站控制棒驅動機構用陶瓷電磁線圈，可實現500℃以上耐溫等級、使用壽限60年以上，從根本上解決控制棒驅動機構電磁線圈耐熱能力和使用壽限有限的難題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種核電站控制棒驅動機構用陶瓷電磁線圈，包括：

陶瓷繞線骨架；

線圈繞組：所述線圈繞組繞制在所述陶瓷繞線骨架的繞線區域空間內；所述的線圈繞組由耐高溫電磁線繞制而成，耐高溫電磁線按照設計規定的層/匝數繞制在所述陶瓷繞線骨架的繞線區域內，繞制完成的線圈繞組的兩端線頭留出足夠的引接長度，與耐高溫引接線連接。

無機封裝層：所述無機封裝層密實填充在線圈繞組與陶瓷線圈絕緣外筒之間的間隙內；所述的無機封裝層的材料為可陶瓷化的無機粉末材料，該粉末材料的粒徑為1～100nm，包括P₂O₅、Al₂O₃、B₂O₃、ZnO、SiO₂、RO中的一種或幾種，優選P₂O₅-Al₂O₃-B₂O₃；P₂O₅-ZnO-B₂O₃；SiO₂-B₂O₃-ZnO；SiO₂-Al₂O₃-RO等。