核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈及其制备方法与流程

本发明属于核电设备技术领域，特别是核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈及其制备方法。

背景技术：

第三代核电压水堆控制棒驱动机构工作线圈部件中的电磁线圈的使用温度提高到了250℃，而现有的第二代核电电磁线圈所使用的绝缘结构及主要电工材料（包括线圈骨架、绕组线、引接线和浸渍树脂等）均无法满足三代核电的要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈及其制备方法，制备出的耐高温、耐辐照线圈，满足三代核电压水堆控制棒驱动机构使用要求。

本发明采取的技术方案是：

一种核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈的制备方法，包括如下步骤：

（1）将绕组线按规定的方向及匝数绕在骨架上形成线圈；

（2）将绕组线通过压接管与引接线进行冷压连接；

（3）通过模具对绕组线进行浇注树脂；

（4）对所述模具和线圈进行烘焙固化；

（5）将所述线圈从模具中脱出后使用整张玻璃纤维增强的云母纸包扎；

（6）对所述线圈进行最终烘焙。

进一步，所述绕组线的结构是聚酰亚胺漆包线，并绕包无碱玻璃丝绝缘层，在玻璃丝绕包外采用高温有机硅漆涂覆。

进一步，所述引接线的结构是云母带绝缘玻璃纤维织物覆盖的单芯多股镀镍铜电缆。

进一步，所述第（3）步包括如下步骤：

（31）将所述线圈放入模具中；

（32）往所述模具中灌入预热的硅砂，并震实；

（33）将放有线圈的模具预热后放入真空浇注室内，在所述模具中注入预热的树脂，所述树脂注入量高于所述模具的盖板，所述真空浇注室需保持100至600Pa；

（34）保持真空度至少0.5小时；

（35）去真空，加压至0.3～0.6MPa，并保压0.5小时，；

（36）二次抽真空至100至600Pa，并保持至少3小时。

进一步，所述第（4）步包括如下步骤：

（41）将放有线圈的模具在烘箱中加热至80℃，并保持烘箱的换气量为每小时4至5个烘箱体积；

（42）在1.5小时内匀速将温度升至至少160℃，并保温超过6小时；

（43）将温度匀速升至至少220℃，升温时间至少5小时，并保温超过9小时；

（44）将温度匀速降至低于50℃，降温时间至少10小时。

进一步，所述第（5）步中，所述包扎过程是先在线圈外面均匀涂上树脂，再从引接线位置将整张云母纸绕包至所述线圈上，并抚平。

进一步，所述第（6）步包括如下步骤：

（601）将线圈放入烘箱；

（602）1小时匀速升温到200℃，保温10分钟；

（603）30分钟匀速升温到220℃，保温15分钟；

（604）1小时匀速升温到250℃，保温30分钟；

（605）1小时匀速降温到220℃，保温30分钟；

（606）1小时匀速降温到200℃，保温30分钟；

（607）匀速降温至室温，将线圈从烘箱里取出。

本发明的有益效果是：

（1）选用新型电工材料和绝缘结构，严格控制绕线过程中的张力、线圈的外形尺寸，提高了工作线圈的耐温等级，改善了工作线圈的散热能力；

（2）耐温等级达到250℃，辐照计量达到2.5×10⁵Gy；

（3）在高温、辐照条件下的使用寿合达到60年以上。

附图说明

附图1为线圈组件的结构示意图；

附图2为浇注模模具的结构示意图。

附图中的编号分别为：

1. 绕组线； 2. 线圈骨架；

3. 石英砂； 4. 云母纸；

5. 引接线； 6. 外筒体；

7. 内筒体； 8. 盖板；

9. 上压板； 10. 弹簧旋杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈及其制备方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，绕组线1按照规定的匝数绕在线圈骨架2上，外面包覆石英砂3和云母纸4。绕组线1的结构采用聚酰亚胺漆包线外绕包无碱玻璃丝绝缘层，在玻璃丝绕包外采用高温有机硅漆涂覆。引接线5采用镀镍铜导线，的结构是云母带绝缘玻璃织物覆盖的单芯电缆。浸渍漆采用260℃耐高温耐辐射无溶剂有机硅浸渍漆，具有良好的耐高温、耐辐照性能。通过真空压力浇注后做表面绝缘处理，真空度为100至600Pa。

电磁线圈的接线方式采用镀镍铜质压接管和专用接线钳冷压连接，此接线方式具有操作简便、接头可靠性高等优点。

核反应堆控制棒驱动机构电磁线圈的制备方法，包括如下步骤：

（1）将绕组线按规定的方向及匝数绕在骨架上形成线圈，所述绕组线的结构是聚酰亚胺漆包线，绕包无碱玻璃丝绝缘层，在玻璃丝绕包外采用高温有机硅漆涂覆，所述骨架为玻璃纤维增强的有机硅整体式骨架；

（2）将绕组线通过压接管与引接线进行冷压连接；

（3）通过模具对线圈进行浇注，浇注使用耐高温有机硅浸渍漆；

（4）对所述模具和线圈进行烘焙固化；

（5）将所述线圈从模具中脱出后使用整张玻璃纤维增强的云母纸包扎；

（6）对所述线圈进行烘焙；

所述第（3）步包括如下步骤：

（31）将所述线圈放入模具中定位；

（32）往所述模具中灌入预热的硅砂并震实；

（33）将装有线圈的模具预热后放入真空浇注室内，在所述模具中注入预热的树脂，所述树脂注入量高于所述模具的盖板，所述真空浇注室需保持100至600Pa；

（34）保持真空度至少0.5小时；

（35）去真空，加压至0.3～0.6MPa，并保压0.5小时，；

（36）二次抽真空至100至600Pa，并保持至少3小时。

第（4）步还包括如下步骤：

（41）将放有线圈的模具在烘箱中加热至80℃，并保持烘箱的换气量为每小时4至5个烘箱体积；

（42）在1.5小时内匀速将温度升至至少160℃，并保温超过6小时；

（43）将温度匀速升至至少220℃，升温时间至少5小时，并保温超过9小时；

（44）将温度匀速降至低于50℃，降温时间至少10小时。

第（5）步中，所述包扎过程是先在线圈外面均匀涂上树脂，再从引接线位置将云母片绕包至所述线圈上。

第（6）步包括如下步骤：

（601）将线圈放入烘箱；

（602）1小时匀速升温到200℃，保温10分钟；

（603）30分钟匀速升温到220℃，保温15分钟；

（604）1小时匀速升温到250℃，保温30分钟；

（605）1小时匀速降温到220℃，保温30分钟；

（606）1小时匀速降温到200℃，保温30分钟；

（607）匀速降温至室温，将线圈从烘箱里取出。

详述之，具体操作工艺如下：

a、绕线：绕组线按规定的层数和匝数并绕在整体式玻璃纤维增强的硅树脂骨架上，绕线时保持恒定的拉力，提升线圈电磁线拉力不超过250~350N、钩爪线圈电磁线拉力不超过50~150N。

b、接线：将电磁线及引接线插入压接管的两端，使用专用压接钳进行压接。

c、真空压力浇注，具体步骤如下：

参见附图2，真空压力浇注是通过浇注模模具进行的，浇注模模具包括外筒体6和内筒体7，内筒体7安装在外筒体6内，内筒体7上设有盖板8，外筒体上6设有上压板9，在上压板9上设弹簧旋杆10，弹簧旋杆10将上压板9和盖板8压紧在外筒体6和内筒体7上。先在浇注模模具上均匀地涂一层脱模剂后，将线圈安装在浇注模中，内筒体7固定线圈骨架2，外筒体6保证线圈外径，盖板8通过弹簧将线圈压紧，通过外筒体6、内筒体7及盖板8控制线圈的外形尺寸，防止线圈在浇注、烘焙过程中发生变形；

硅砂预热后，往浇注模内灌砂（灌砂时模具要放在振动台上按一定的频率和振幅进行振动，将硅砂振实）；

分别预热模具-线圈和浸渍漆后，把模具-线圈组件放入浇注室内，抽真空至100至600Pa，用真空泵维持这个真空状态至少1小时，打开输漆管道阀门，向线圈中缓慢地注入浸渍漆，同时保持浇注室的真空度，分若干次注入树脂，每次间隔10分钟，最终树脂须高于模具盖板；从浇注室观察窗上观察，待树脂液面上的气泡基本消失后，保持100至600Pa至少0.5小时；

破真空，将浇注室加压到0.3～0.6MPa，保压0.5小时，随后降至大气压，维持5～6分钟；

二次抽真空，抽真空到100至600Pa，保持至少3小时。

d、烘焙固化：将模具-线圈组件放入加热至80℃的烘箱内，烘箱的换气量为每小时4～5个烘箱体积，烘焙周期如下：

在1.5小时内匀速将温度从80℃升至160℃；

在160℃下保温6小时；

将温度匀速升至220℃，升温时间至少5小时；

在220℃下保温9小时；

将温度匀速降至50℃，降温时间至少10小时。

e、脱模：在线圈还温热时就脱模，把底盖拆下。用脱模工具及千斤顶压出线圈，再用小刀将压盖与线圈分离，去除线圈骨架上下平面多余的清漆。

f、包扎：用刷子或滚筒将树脂均匀涂到线圈外侧表面，然后从引出线位置开始将整张云母片绕包到线圈上，在绕包的过程中，需边包边抚平。

g、在线圈圆周外包一层聚酰亚胺漆布，用玻璃丝带扎紧，固定已经绕包好的云母片，放入烘箱，进行烘焙固化，烘焙周期如下：

（602）1小时匀速升温到200℃，保温10分钟；

（603）30分钟匀速升温到220℃，保温15分钟；

（604）1小时匀速升温到250℃，保温30分钟；

（605）1小时匀速降温到220℃，保温30分钟；

（606）1小时匀速降温到200℃，保温30分钟；

（607）匀速降温至室温，将线圈从烘箱里取出。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明基本方法的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。