[发明专利]基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆

说明书

技术领域

本发明属于电力传输领域，具体涉及基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆。

背景技术

为了抑制等离子体的不稳定性、实现各种托卡马克聚变实验功能，作为托卡马克聚变实验装置的核心部件的真空室内需要设置多种内部线圈，包括面向等离子体的各种诊断线圈、强磁场中的屏蔽线圈、边缘局域模和垂直不稳定性线圈、偏滤器微调线圈、TBM主动补偿线圈等等。由于这些内部线圈都将面临聚变反应的强辐照环境(中子辐照和伽马射线辐照)，工作温度偏高(300度以上)，因此不能采用环氧树脂和玻璃纤维等普通绝缘材料来实现线圈内部的电绝缘。

目前国际热核聚变实验堆(ITER)主要采用一种基于氧化镁的矿物绝缘电缆作为真空室内部线圈件以及各种诊断系统的信号传输线。氧化镁在制备和使用过程中容易吸湿，影响绝缘性能的发挥，在比ITER更强的辐照工况的聚变堆中它的使用也收到其抗辐照能力的限制。

发明内容

本发明的目的为提供一种基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆，能够解决真空条件下的电力传输以及绝缘电缆容易吸湿而使绝缘性能下降的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆，它从内到外包括导体、镁铝尖晶石绝缘层、金属铠甲；金属铠甲的外部为真空环境；镁铝尖晶石绝缘层主要成分为MgAl₂O₄，MgAl₂O₄的重量比例大于99％。

所述导体为金属导管，所述金属导管的中空部分为冷却通道；冷却通道内装有冷却剂。

所述冷却剂为水、CO2、氦。

所述导体为若干根金属导线。

所述金属铠甲为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或镍基合金。

所述导体的材料为无氧铜、锆铬铜或不锈钢。

所述镁铝尖晶石绝缘层的厚度为0.1mm-10mm。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆，通过设计金属铠甲，使得电缆能够在真空条件下进行电力传输；通过设计MgAl₂O₄的重量比例大于99％的镁铝尖晶石绝缘层，解决了电缆容易吸湿而使绝缘性能下降的问题。

附图说明

图1为本发明提供的基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆的第一种实施例的示意图；

图2为第二种实施例的示意图。

图中：1.金属导管、2.镁铝尖晶石绝缘层、3.金属铠甲、4.冷却通道、5.金属导线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。

如图1所示，在第一种实施例中，本发明提供的基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆从内到外包括金属导管1、镁铝尖晶石绝缘层2、金属铠甲3。金属铠甲3的外部为真空环境。金属导管1的中空部分为冷却通道4。冷却通道4内装有冷却剂，对金属导管1进行主动冷却。

冷却剂可选用水、CO2、氦。金属铠甲3可选用奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、镍基合金；金属导体1可选用无氧铜、锆铬铜、不锈钢。镁铝尖晶石绝缘层2主要成分为MgAl₂O₄，其中MgAl₂O₄的重量比例大于99％，绝缘层的厚度在0.1mm-10mm之间。

现有技术的绝缘层通常采用氧化镁。与现有技术的氧化镁相比，镁铝尖晶石的抗中子辐照能力是氧化镁的4倍，同时，可以有效解决氧化镁绝缘电缆在制备和使用过程中氧化镁的吸湿问题。

如图2所示，在第二种实施例中，第一种实施例中的的金属导管1被替换为3根金属导线5。

制备本发明的基于镁铝尖晶石绝缘的抗辐照复合电缆的方法为：

(1)将制作金属铠甲3的管材进行矫直、清洁；

(2)将制作金属导管1/金属导线5的的线材或管材进行矫直、清洁；

(3)制备MgAl₂O₄瓷环：将比例大于99％以上的MgAl₂O₄活性粉体压制成中间带有孔的初坯，并烧结烘干；

(4)将金属铠甲3、金属导管1/金属导线5与制备好的MgAl₂O₄瓷环装配成复合结构；

(5)将装配好的复合结构真空烘干；

(6)将真空烘干后的复合结构体进行拉伸并矫直。