一种核电站用光缆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种核电站用光缆，该光缆中心为芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)，围绕芳纶纤维增强光缆加强芯的外周设置有光缆和填充绳，在光缆和填充绳外包覆有玻璃纤维带，玻璃纤维带外设置有外护套，所述的光缆由内至外依次包括缆芯、碳涂层、聚酰亚胺涂层、紧套层、芳纶铠装层、外护层，所述的碳涂层为光纤表面采用气相沉积法涂覆得到的碳涂层，所述的聚酰亚胺涂层为在碳涂层外表面涂覆聚酰亚胺，然后通过紫外进行固化得到，本发明专利技术光缆具有60年使用寿命，具有优异的耐热、耐辐照老化和阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种核电站用光缆及其制备方法
本专利技术涉及一种特种光缆，具体是一种核电站用光缆及其制备方法。
技术介绍
光纤作为一种传输介质与传统的铜缆相比具有超轻、带宽宽、抗电磁干扰、保密性好等优点；随着航空业的发展，近年来，光纤光缆在航空航天领域的应用研究日趋广泛。航空航天用光缆区别于普通用光纤光缆，充分考虑其适用性和安全性，要求重量轻，线径细，耐高温，并在长期高温度范围内具有机械和光学稳定性，高强度、耐弯曲、抗冲击、耐老化、耐酸碱、耐多种燃料和油类、阻燃、低烟低毒等特殊要求。在众多新能源发电的发展前景中，核电作为一种不排放污染气体且可以低成本、大规模开发的电力资源，越来越受到世界各国的重视。积极推进核电建设，对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求、保障能源供应与安全、环境保护、实现电力工业结构优化和可持续发展，都具有不可替代的意义。对于核电站来说，安全问题尤为重要，世界各国都对核电站采取严格的安全措施。作为核电“血管"和"神经"的光缆线路系统，也是安全的关键要素，光缆线路系统在核电站的正常运行及安全停堆方面起着非常重要的作用。核电光缆主要应用于核反应堆厂房、核辅助厂房、汽轮机厂房，光缆敷设方式一般采用管道或线槽，要求光缆具有可靠的使用寿命、热稳定性、防潮性、化学稳定性和抗辐射性。但是，传统的光缆一般由光纤、缆芯和外护套层组成，其使用温度在-40℃～+70℃之间，热稳定性、防潮性、化学稳定性和抗辐射性远远不能满足核电站用的需要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种核电站用光缆。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种核电站用光缆，中心为芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)，围绕芳纶纤维增强光缆加强芯的外周设置有光缆和填充绳，在光缆和填充绳外包覆有玻璃纤维带，玻璃纤维带外设置有外护套，外护套厚度为1mm～2mm；所述的光缆由内至外依次包括缆芯、碳涂层、聚酰亚胺涂层、紧套层、芳纶铠装层、外护层，碳涂层厚度为20nm～50nm，聚酰亚胺涂层的厚度为30μm～40μm，紧套层厚度为0.15mm～0.3mm，芳纶铠装层厚度为0.1mm～0.6mm，外护层为交联聚乙烯绝缘层，厚度为0.2mm～0.5mm；所述的碳涂层为光纤表面采用气相沉积法涂覆得到的碳涂层，所述的聚酰亚胺涂层为在碳涂层外表面涂覆聚酰亚胺，然后通过紫外进行固化得到，涂覆速度为150m/min～180m/min，紫外波长365nm～395nm。本专利技术优选的，碳涂层厚度为30nm～45nm.本专利技术优选的，聚酰亚胺涂层的厚度为35μm～40μm，所述聚酰亚胺涂层厚度约37μm。本专利技术优选的，紧套层材料为聚醚醚酮，厚度为0.2mm～0.3mm。本专利技术优选的，芳纶铠装层厚度为0.2mm～0.4mm。本专利技术优选的，芳纶铠装层为采用芳纶纤维为原料，利用16锭极细编织机进行编织的芳纶纤维层，编织角为30°～45°，节距控制在2mm～4mm，编织密度大于90％；芳纶纤维为芳纶933。本专利技术优选的，外护层厚度为0.3mm～0.4mm。本专利技术优选的，外护套的原料为聚四氟乙烯。现有技术。本专利技术优选的，所述的光缆为6-8根，填充绳为1根，光缆的直径与填充绳直径相同。本专利技术优选的，在芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)外设置有外护层，外护层为交联聚乙烯绝缘层，厚度为0.2mm～0.5mm。上述核电站用光缆的制备方法，包括步骤如下：(1)光缆采用耐辐照光纤，在光缆外表面采用化学气相沉积法沉积一层碳层得到碳涂层，(2)直接在碳涂层外表面涂覆聚酰亚胺，然后通过紫外进行固化得到，涂覆速度为150m/min～180m/min，紫外波长365nm～395nm，得到涂覆聚酰亚胺的光纤；(3)采用挤塑机在涂覆聚酰亚胺的光纤外表面紧套一层厚度为0.15mm～0.3mm的聚醚醚酮紧套料，使其光纤的长期耐高温度为150℃～180℃，紧套纤外径为0.6mm～0.9mm；(4)采用芳纶纤维为原料，利用16锭极细编织机在聚醚醚酮紧套料外面进行编织芳纶纤维层形成芳纶铠装层，最后在芳纶铠装层外包裹一层交联聚乙烯绝缘层形成外护层，并进行辐照，得到预处理的光缆；(5)以芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)为中心，在芳纶纤维增强光缆加强芯的外周排布6-8根预处理的光缆和1根填充绳；(6)在排布预处理的光缆和填充绳的外周缠绕包裹玻璃纤维带，最后在玻璃纤维带外包裹一层聚四氟乙烯护套，包覆最外层，提高耐温性能，得到核电站用光缆。本专利技术的耐辐照光纤为现有技术，采用三步法制备得到，先采用轴向沉积法(VAD)制备芯棒，再采用等离子气相沉积法(PCVD)制备芯包套管，最后在外部气相沉积法(OVD)制备包层得到耐辐照光纤。轴向沉积法(VAD)、等离子气相沉积法(PCVD)以及气相沉积法(OVD)均按本领域常规技术进行。本专利技术优选的，采用化学气相沉积法沉积一层碳层时，通入反应气体碳氢化合物，同时掺入Cl的化合物，Cl的化合物加入量为沉积碳重量的0.5-2％。改善光纤的强度。本专利技术优选的，步骤(2)涂覆聚酰亚胺采用2-4次进行涂覆。使本专利技术的光缆比普通光纤涂覆层有很好的耐高低温性能，温度范围为-150℃～300℃，抗蠕变性能优异。本专利技术优选的，步骤(2)涂覆速度为160m/min～170m/min。本专利技术优选的，步骤(2)紫外固化紫外波长375nm～385nm。本专利技术优选的，步骤(4)编织角为30°～45°，节距控制在2mm～4mm，编织密度大于90％；芳纶纤维为芳纶933。聚四氟乙烯为现有技术，聚四氟乙烯的制备在不锈钢聚合釜中，以水为介质，过硫酸钾为引发剂，全氟羧酸铵盐为分散剂，氟碳化合物为稳定剂，四氟乙烯经氧化还原聚合而制得聚四氟乙烯。将各种助剂加入反应釜中，四氟乙烯单体以气相进入聚合釜，调节釜内温度至25℃，然后加入一定量的活化剂(偏重亚硫酸钠)，通过氧化还原体系进行引发聚合。聚合过程中不断补加单体，保持聚合压力0.49～0.78MPa，聚合后所得到的分散液用水稀释至一定浓度，并调节温度到15～20℃，用机械搅拌凝聚后，经水洗、干燥，即得。本专利技术在碳涂层表面采用紫外固化的方式涂覆耐高温材料聚酰亚胺涂层，为达到一定的厚度对光纤采取多次涂覆，使本专利技术的光缆比普通光纤涂覆层有很好的耐高低温性能，温度范围为-150℃～300℃，抗蠕变性能优异。本专利技术的光缆具有耐弯曲、抗长期疲劳、耐高温阻燃、耐辐照，具有优异的机械性能，抗拉、抗扭转、抗侧压。先通过气相沉积法在光纤表面涂覆一层无定型碳，提高光纤的机械和光学性能，阻止水份、氢对光纤的影响；通过紫外固化涂覆聚酰亚胺树脂，提高光纤的耐高低温和耐辐照性能；采用挤塑机紧套聚醚醚酮料提高光纤的机械强度，增强受高剂量γ等射线的辐照的能力、耐化学药品性等；采用辐照交联聚乙烯外护层，提高光缆耐辐照性能，保证光缆在长期辐照条件下具有优异的机械和光学性能。本专利技术的优点如下：1)采用耐弯曲单模或多模光纤，可以在复杂、狭小空间进行敷设；2)光纤表面的碳密封涂层阻止水份、氢对光纤机械和光学性能的影响，提高光纤的长期抗疲劳性能；3)聚酰亚胺涂层可以提高光纤的耐高温性能、抗辐射性能，同时具有高模量、高强度、低吸水率、耐水解、热氧化稳定性；4)紧套层采用聚醚醚酮料，提高光纤的机械强度，可经受高剂量γ等射线的辐照、耐化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站用光缆，中心为芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)，围绕芳纶纤维增强光缆加强芯的外周设置有光缆和填充绳，在光缆和填充绳外包覆有玻璃纤维带，玻璃纤维带外设置有外护套，外护套厚度为1mm～2mm；所述的光缆由内至外依次包括缆芯、碳涂层、聚酰亚胺涂层、紧套层、芳纶铠装层、外护层，碳涂层厚度为20nm～50nm，聚酰亚胺涂层的厚度为30μm～40μm，紧套层厚度为0.15mm～0.3mm，芳纶铠装层厚度为0.1mm～0.6mm，外护层为交联聚乙烯绝缘层，厚度为0.2mm～0.5mm；所述的碳涂层为光纤表面采用气相沉积法涂覆得到的碳涂层，所述的聚酰亚胺涂层为在碳涂层外表面涂覆聚酰亚胺，然后通过紫外进行固化得到，涂覆速度为150m/min～180m/min，紫外波长365nm～395nm。

【技术特征摘要】
2016.12.27 CN 20161122888221.一种核电站用光缆，中心为芳纶纤维增强光缆加强芯(KFRP)，围绕芳纶纤维增强光缆加强芯的外周设置有光缆和填充绳，在光缆和填充绳外包覆有玻璃纤维带，玻璃纤维带外设置有外护套，外护套厚度为1mm～2mm；所述的光缆由内至外依次包括缆芯、碳涂层、聚酰亚胺涂层、紧套层、芳纶铠装层、外护层，碳涂层厚度为20nm～50nm，聚酰亚胺涂层的厚度为30μm～40μm，紧套层厚度为0.15mm～0.3mm，芳纶铠装层厚度为0.1mm～0.6mm，外护层为交联聚乙烯绝缘层，厚度为0.2mm～0.5mm；所述的碳涂层为光纤表面采用气相沉积法涂覆得到的碳涂层，所述的聚酰亚胺涂层为在碳涂层外表面涂覆聚酰亚胺，然后通过紫外进行固化得到，涂覆速度为150m/min～180m/min，紫外波长365nm～395nm。2.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，碳涂层厚度为30nm～45nm。3.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，聚酰亚胺涂层的厚度为35μm～40μm，所述聚酰亚胺涂层厚度约37μm。4.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，紧套层材料为聚醚醚酮，厚度为0.2mm～0.3mm。5.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，芳纶铠装层厚度为0.2mm～0.4mm。6.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，芳纶铠装层为采用芳纶纤维为原料，利用16锭极细编织机进行编织的芳纶纤维层，编织角为30°～45°，节距控制在2mm～4mm，编织密度大于90％；芳纶纤维为芳纶933。7.根据权利要求1所述的核电站用光缆，其特征在于，外护层厚度为0.3mm～0.4mm，外护套的原料为聚四氟乙烯，所述的光缆为6-8根...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾兴余，李广省，李冠魁，周文，高宪武，
申请(专利权)人：山东太平洋光纤光缆有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37