一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层制造技术

本发明专利技术公开了一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，包括保温外盒和装填在保温外盒内部的中子屏蔽层、伽马屏蔽层、冷热两侧金属反射箔片，中子屏蔽层和伽马屏蔽层均采用具有金属特性的无机屏蔽材料制成；在保温层厚度截面上的装填顺序依次为：保温外盒的热面壳板、热面侧金属反射箔片、中子屏蔽层、伽马屏蔽层、冷面侧金属反射箔片、保温外盒的冷面壳板；冷热两侧金属反射箔片均呈纵横规律性间隔排布的正反圆锥凸台波纹形状，且相邻两层金属反射箔片以正反球窝顶点对顶点的背向式交错叠放。本发明专利技术提供了一种既带保温隔热功能、又带屏辐射屏蔽功能的复合金属保温层，可长寿期服役在高温辐射环境下。

An insulating layer of shielding material for nuclear grade equipment and pipeline

The invention discloses an insulating layer of intermediate filling shielding material for Nuclear-Grade equipment and pipelines, which comprises an insulating outer box and a neutron shielding layer, a gamma shielding layer, metal reflective foil on both sides of cold and heat, and both the neutron shielding layer and the gamma shielding layer are made of inorganic shielding material with metal characteristics; the filling sequence on the thickness section of the insulating layer is as follows: The hot surface plate, the hot side metal reflection foil, the neutron shield layer, the gamma shield layer, the cold side metal reflection foil and the cold surface shell plate of the thermal insulation outer box; the metal reflection foil on both sides of the cold and hot box are arranged in a regular longitudinal and transverse interval, and the adjacent two layers of metal reflection foil are overlapped with the top of the positive and negative spherical pit. The invention provides a composite metal insulating layer with heat preservation and insulation function and radiation shielding function of screen, which can serve in high temperature radiation environment for a long life.

【技术实现步骤摘要】
一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层
本专利技术涉及核工业
，具体涉及一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层。
技术介绍
核反应堆正常运行时，核一级主设备及管道内部的流动着高温、高压、高放射性冷却介质，需要在设备及管道外表面设置保温层进行隔热，减少热量损失，同时也需要在核一级设备及管道外部设置屏蔽材料以降低设备外围的辐射剂量，有助于人员在役期间的检查维护。目前，核反应堆冷却剂系统的一级设备及管道外部通常都采用金属保温层，但这种金属保温层仅仅具备保温隔热功能，不具备屏蔽功能，例如：专利US3904379A、CN1159062A、CN203131332U提供的金属保温层均不具备屏蔽功能。但是随着核电技术的发展，对既带保温隔热功能、又带屏蔽功能的核级设备及管道保温层的需求越专利技术显，专利CN103174912B和CN103971761A各自提供了一种带屏蔽功能的复合型保温层，但两者的屏蔽材料都采用了含硼硅树脂或含硼聚乙烯板或含硼环氧树脂板等非金属有机材料，这类非金属有机屏蔽材料的适用温度范围一般不能高于200℃，即便是在低于200℃的工作环境下，出于有机树脂材料自身的固有特性限制，这类非金属有机屏蔽材料在高温、长时间的使用下必然会产生性能老化，导致其屏蔽功能逐渐下降甚至丧失，其一次使用年限不会很长，在用于超长寿期的核电厂及核动力设备(例如60年寿期)时，必然需要定期更换以保证其屏蔽性能始终满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中带辐射屏蔽功能的复合金属保温层采用有机材料制成，耐高温性能差，使用寿命短，需要定期更换，本专利技术提供了解决上述问题的一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层。本专利技术通过下述技术方案实现：一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，包括保温外盒和装填在保温外盒内部的中子屏蔽层、伽马屏蔽层、冷面侧金属反射箔片和热面侧金属反射箔片，所述中子屏蔽层和伽马屏蔽层均采用具有金属特性的无机屏蔽材料制成；在保温层厚度截面上的装填顺序依次为：保温外盒的热面壳板、若干层热面侧金属反射箔片、中子屏蔽层、伽马屏蔽层、若干层冷面侧金属反射箔片、保温外盒的冷面壳板；若干层冷面侧金属反射箔片整体和若干层热面侧金属反射箔片整体均由正向圆锥凸台和反向圆锥凸台纵横规律性间隔排布形成波纹形状，且相邻两层冷面侧金属反射箔片或热面侧金属反射箔片均以正向圆锥凸台的顶点对反向圆锥凸台顶点的背向式交错叠放。本专利技术提供的金属保温层的保温外盒的热面壳板面向发热设备的外壁，金属保温层的整体外形可以根据设备表面的形状制作成平板形、圆管形、球面形。冷面侧金属反射箔片和热面侧金属反射箔片的装填层数根据发热设备的保温和辐射屏蔽需求而定，相邻两层金属反射箔片之间的间距可以通过控制正反圆锥凸台的高度来调整，以达到金属反射箔片装填层数与保温隔热效果的最优化。相邻两层金属反射箔片装填时必须是正向圆锥凸台的顶点对反向圆锥凸台的顶点的背向式交错叠放，保证相邻两层金属反射箔片之间的接触全是点接触，目的是减少金属接触面积，减少金属接触导热损失。进一步地，所述热面侧金属反射箔片和中子屏蔽层之间、以及伽马屏蔽层和冷面侧金属反射箔片之间均设有分隔板；所述分隔板将保温外盒内分成三个独立的腔室，分隔板采用双镜面的奥氏体不锈钢薄板制成。分隔板与保温外盒的四周侧面壳板进行断续焊连接，目的是将内外两侧的中子屏蔽层和伽马屏蔽层与冷热面两侧的金属反射箔片分隔开，在保温外盒内分成三个独立的腔室。进一步地，所述保温外盒是由内壳板、外壳板和四周的侧面壳板通过焊接构成一个封闭的外盒，所述内壳板、外壳板和四周的侧面壳板均采用双镜面的奥氏体不锈钢薄板制成。进一步地，所述奥氏体不锈钢薄板的Co含量质量百分数≤1％，以尽量降低经受中子和伽马辐照后的活化剂量水平。进一步地，所述中子屏蔽层采用核纯级碳化硼烧结块或铝基碳化硼复合板制成。进一步地，所述中子屏蔽层采用多层碳化硼烧结块或多层铝基碳化硼复合板交错堆叠达而成，且相邻两层碳化硼烧结块或铝基碳化硼复合板的拼接接缝相互错开。中子屏蔽层的总厚度根据辐射屏蔽需求而定，可以由多层硼烧结块或铝基碳化硼复合板交错堆叠达到总厚度要求。进一步地，所述伽马屏蔽层采用铅板或钨合金板制成。进一步地，所述冷面侧金属反射箔片和热面侧金属反射箔片均采用超薄的奥氏体不锈钢箔带压制成纵横规律性间隔排布的正向圆锥凸台和反向圆锥凸台的波纹形状。进一步地，所述超薄奥氏体不锈钢箔带经固溶退火、双面光亮处理制成，且Co含量质量百分数≤1％。用于压制冷面侧金属反射箔片和热面侧金属反射箔片的超薄奥氏体不锈钢箔带应以固溶退火、双面光亮处理，并且Co含量控制在不大于1％的水平，其目的是：1)增强不锈钢箔带的塑韧性防止在压制成形时被撕裂；2)提高不锈钢箔带的表面光洁度以降低箔带的表面发射率，增强金属反射箔片对热量的辐射反射能力；3)尽量降低经受中子和伽马辐照后的活化剂量水平。本专利技术具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术所述的金属保温层是在金属保温层结构的内部增加了中子和伽马屏蔽材料，既保留了金属保温层优良的保温隔热功能，又新增了屏蔽中子和伽马射线的辐射屏蔽功能，而且中子屏蔽层采用核纯级碳化硼烧结块或铝基碳化硼复合板，伽马屏蔽层采用铅板或钨合金板，上述四种屏蔽材料都是具有金属特性的无机屏蔽材料，耐高温、耐辐照、化学和物理性能稳定，可以长寿期在高温、高辐照环境下使用而不会出现老化和屏蔽性能下降的现象，不需要定期更换，很好的克服了专利CN103174912B和CN103971761A中使用的非金属有机屏蔽材料不耐高温、易老化、需定期更换的不足；2、本专利技术所述的金属保温层内部装填的单层金属反射箔片的波纹结构及多层金属反射箔片的叠放结构能够有效的降低辐射传热量和金属接触导热传热量，提高复合型金属保温层的保温隔热效果。而且，本专利技术所述的金属反射箔片上的正反圆锥凸台波纹结构在整个平面上是成规律性的纵横间隔排布，各方向上分布均匀，可以不用区分波纹方向极其方便的卷成圆管形状和球面形状，以方便将整个复合型金属保温层的整体外形根据设备表面形状制作成圆管形或球面形。综上所述，本专利技术提供的复合型金属保温层既具有优良的保温隔热性能，又具备优良的屏蔽中子和伽马射线的防辐射功能，可以长寿期在高温、高辐照环境下使用而不会出现老化和屏蔽性能下降的现象，不需要定期更换，可以用构建核一级设备及管道的金属保温层系统。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术复合金属保温层结构示意图；图2为图1中的热面侧和冷面侧金属反射箔片的平面俯视图结构示意图；图3为图2中的金属反射箔片的A-A剖面结构示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-热面壳板，2-冷面壳板，3-侧面壳板，4-中子屏蔽层，5-伽马屏蔽层，6-分隔板，7-冷面侧金属反射箔片，8-热面侧金属反射箔片，9-正向圆锥凸台，10-反向圆锥凸台。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1所示，本专利技术所述的带屏蔽功能的金属保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，其特征在于，包括保温外盒和装填在保温外盒内部的中子屏蔽层(4)、伽马屏蔽层(5)、冷面侧金属反射箔片(7)和热面侧金属反射箔片(8)，所述中子屏蔽层(4)和伽马屏蔽层(5)均采用具有金属特性的无机屏蔽材料制成；在保温层厚度截面上的装填顺序依次为：保温外盒的热面壳板(1)、若干层热面侧金属反射箔片(8)、中子屏蔽层(4)、伽马屏蔽层(5)、若干层冷面侧金属反射箔片(7)、保温外盒的冷面壳板(2)；若干层冷面侧金属反射箔片(7)整体和若干层热面侧金属反射箔片(8)整体均由正向圆锥凸台(9)和反向圆锥凸台(10)纵横规律性间隔排布形成波纹形状，且相邻两层冷面侧金属反射箔片(7)或热面侧金属反射箔片(8)均以正向圆锥凸台(9)的顶点对反向圆锥凸台(10)顶点的背向式交错叠放。

【技术特征摘要】
1.一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，其特征在于，包括保温外盒和装填在保温外盒内部的中子屏蔽层(4)、伽马屏蔽层(5)、冷面侧金属反射箔片(7)和热面侧金属反射箔片(8)，所述中子屏蔽层(4)和伽马屏蔽层(5)均采用具有金属特性的无机屏蔽材料制成；在保温层厚度截面上的装填顺序依次为：保温外盒的热面壳板(1)、若干层热面侧金属反射箔片(8)、中子屏蔽层(4)、伽马屏蔽层(5)、若干层冷面侧金属反射箔片(7)、保温外盒的冷面壳板(2)；若干层冷面侧金属反射箔片(7)整体和若干层热面侧金属反射箔片(8)整体均由正向圆锥凸台(9)和反向圆锥凸台(10)纵横规律性间隔排布形成波纹形状，且相邻两层冷面侧金属反射箔片(7)或热面侧金属反射箔片(8)均以正向圆锥凸台(9)的顶点对反向圆锥凸台(10)顶点的背向式交错叠放。2.根据权利要求1所述的一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，其特征在于，所述热面侧金属反射箔片(8)和中子屏蔽层(4)之间、以及伽马屏蔽层(5)和冷面侧金属反射箔片(7)之间均设有分隔板(6)；所述分隔板(6)将保温外盒内分成三个独立的腔室，分隔板(6)采用双镜面的奥氏体不锈钢薄板制成。3.根据权利要求1所述的一种核级设备及管道用中间填屏蔽材料保温层，其特征在于，所述保温外盒是由内壳板(1)、外壳板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周高斌，邱天，罗英，谢国福，王小彬，李玉光，邱阳，杨志海，张亚斌，马姝丽，杨敏，陈海波，杨立才，董元元，王昫心，曾鹏，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川,51