МАЛОГАБАРИТНЫЙ РАДИАЦИОННОСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ С МИНЕРАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к кабельным изделиям, используемым как средство контроля в ядерной энергетике.
Известны радиационностойкие кабели с минеральной изоляцией для работы при повышенных температурах (В.Ф. Сучков, В-И. Светлова, Э.Э. Финкель «Жаростойкие кабели с минеральной изоляцией» Москва, Энергоатомиздат, 1984, стр. 101-105, табл. 24, 25, 26, 28) в коррозионно- и жаростойких оболочках из сплавов AISI 321, ЭИ435, с жилами из сплавов AISI 321, ЭИ 435, никеля, нихрома, с одним, двумя и четырьмя проводниками.
2
2
Кабель двух оболочечный КНМС2С 2×0,188 имеет наружный диаметр 4 мм. Кроме увеличенного диаметра и недостаточного сечения жил кабель имеет высокое электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление проводников двух оболочечного кабеля с наружным диаметром 4 мм с двумя нетвистированными жилами сечением 0,188 мм составляет 7,0 Ом·мм/м, что неприемлемо при строительной длине кабеля 100 м и более.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является радиационностойкий кабель с минеральной изоляцией с двумя металлическими оболочками и промежуточной изоляцией между ними, с двумя токопроводящими жилами из сплава меди с ниобием и хромом (см. патент РФ №104374 U, Кл. H01B 7/29, 2011). Наличие двух оболочек обеспечивает защиту кабеля от помех. Использование токопроводящих жил из сплава меди значительно снижает электрическое сопротивление кабеля.
К недостаткам этого кабеля можно отнести наличие «экранного» эффекта, когда при воздействии γ-излучения и потока быстрых и тепловых нейтронов один из проводников частично или полностью закрывает другой.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание для объектов атомной энергетики радиационностойких малогабаритных кабелей с минеральной изоляцией с увеличенным сечением жил из материала высокой проводимости, термостойких, длительно эксплуатируемых при повышенных температурах и обеспечивающих работоспособность систем в случае возникновения экстремальных ситуаций и строительной длиной не менее 100 м.
Указанный технический результат достигается тем, что кабель малогабаритный радиационностойкий с минеральной изоляцией содержит две металлические оболочки с промежуточной изоляцией между ними и две токопроводящие жилы из сплава меди с ниобием и хромом выполненные твистированными. За счет твистироваия исключается «экранный» эффект, когда при воздействии γ-излучения и потока быстрых и тепловых нейтронов один из проводников частично или полностью закрывает другой.
Целесообразно, чтобы шаг твиста токопроводящих жил составлял 50 мм и более.
2
2
2
2
Целесообразно, чтобы токопроводящие жилы были выполнены круглой формы сечением 0,35 мм и электрическим сопротивлением не более 0,06 Ом·мм/м или сегментной формы сечением 0,70 мм и электрическим сопротивлением не более 0,03 Ом·мм/м. Указанные электрические сопротивления позволяют обеспечить строительную длину кабеля 100 м и более.
Целесообразно, чтобы наружный диаметр кабеля по внутренней оболочке составлял 2,2 мм, а наружный диаметр по внешней оболочке составлял 3,0 мм. Указанные размеры диаметров кабеля обеспечивают заданные габаритные характеристики и позволяют выполнить необходимое количество изгибов.
Целесообразно, чтобы строительная длина кабеля составляла не менее 100 м, что требуется по условиям его использования.
Целесообразно, чтобы в качестве материала для металлических оболочек использовались сплавы 08Х18Н10Т или AISI 304, 310, 316L, 321, или ЭИ435, ЭП 747, Inconel 600, которые обеспечивают жаростойкость и радиационную стойкость кабеля.
Целесообразно, чтобы наружная и внутренняя оболочка кабеля были разделены между собой минеральной изоляцией. Наличие минеральной изоляции обеспечивает требуемое сопротивление изоляции и обеспечивает работоспособность при высоких дозах радиационного облучения.
2
3
2
2
2
Целесообразно, чтобы в качестве минеральной изоляции применяли высокодисперсные материалы MgO, или AlO, или HfO, или ZrO, или SiO. Указанные высоко дисперсные материалы обеспечивают плотность упаковки жил внутри оболочки и требуемое сопротивление изоляции.
Целесообразно, чтобы проводимость сплава меди с ниобием и хромом составляла 0,9 IACS. Указанная проводимость сплава позволяет создать кабель с требуемым электрическим сопротивлением.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Технический результат заявляемого технического решения
1. Создание, для передачи электрических сигналов от систем контроля объектов атомной энергетики, радиационностойких малогабаритных кабелей с минеральной изоляцией с увеличенным сечением жил из материала высокой проводимости, термостойких, длительно эксплуатируемых при повышенных температурах и обеспечивающих работоспособность систем в случае возникновения экстремальных ситуаций и строительной длиной не менее 100 м.
2
3
2
2
2
2. Возможность изготовления предлагаемых кабелей для защиты от помех с двумя оболочками, с промежуточной минеральной изоляцией между ними не только из MgO, но и из высокодисперсного материала AlO, HfO, ZrO, SiO.
3. Возможность изготовления кабелей с твистированными жилами на всей строительной длине с заданным шагом твиста. При этом независимо от позиционирования кабеля в изделии или на объекте достигается отсутствие «экранного» эффекта, когда при воздействии γ-излучения и потока быстрых и тепловых нейтронов один из проводников частично или полностью закрывает другой.
Описание заявляемого технического решения
2
3
2
2
2
Для изготовления малогабаритного радиационностойкого кабеля с твистированными жилами в качестве оболочки используется коррозионно-стойких и жаростойкие сплавы 08Х18Н10Т или AISI 310, 316L, или ЭИ 435, Inconel 600, или другие равноценные сплавы. Для изоляции применяется или MgO, или AlO, или HfO, или ZrO, или SiC. Материалом для токопроводящих жил является термостойкий сплав меди, ниобия и хрома, с началом рекристаллизации свыше 500°С и температурой плавления 1350°С.
2
Проводимость сплава меди с ниобием и хромом составляет 0,9 IACS (международный стандарт проводимости отожженной меди; 100% IACS соответствует электрическому сопротивлению меди - 0,01724 Ом·мм/м).
Для изготовления двухоболочечных кабелей используются аналогичные материалы с двойной сборкой заготовок кабелей. Оболочки кабелей разделены минеральной изоляцией.
Токопроводящие жилы многооболочечных кабелей твистируются с заданным шагом от 50 мм и более.
2
Двухоболочечный кабель с двумя твистированными круглыми жилами из сплава меди, ниобия и хрома и сечением 0,35 или сегментной формы сечением 0,70 мм имеет наружный диаметр - 3 мм.
2
2
Строительная длина кабелей не менее 100 м. Электрическое сопротивление токопроводящих жил круглой формы составляет 0,06 Ом·мм/м, для сегментной формы жил - 0,03 Ом·мм/м.
2
3
2
2
2
Для получения стабильных параметров по размерам токопроводящих жил, толщины изоляции и оболочки проводится обязательная калибровка труб и уменьшение поля допуска по толщине стенки исходной трубы-оболочки с 0,40 мм до 0,03…0,05 мм. В целях сохранения эффективного сечения жил, а также минимального повреждения жил и внутренней поверхности оболочек кабелей для изоляции применяются высокодисперсные материалы AlO серии F230 или F500, а также MgO, или HfO, или ZrO, или SiO.
Сущность полезной модели поясняется примером практической реализации.
Пример практической реализации
2
2
2
3
Был изготовлен кабель малогабаритный с наружным диаметром 3 мм с двумя оболочками из сплава AISI 321 и с двумя твистированными круглыми жилами сечением 0,35 мм из термостойкого сплава меди, ниобия и хрома с электрическим сопротивлением 0,06 Ом·мм/м, минеральной изоляцией AlO серии F230. Шаг твиста жил составлял 50 мм. Наружный диаметр внутренней оболочки кабеля составляет 2,2 мм. Строительная длина кабеля равна не менее 100 м.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный кабель может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».