本發(fā)明涉及一種特種光纜，具體是一種核電站用光纜及其制備方法。
背景技術(shù)：
光纖作為一種傳輸介質(zhì)與傳統(tǒng)的銅纜相比具有超輕、帶寬寬、抗電磁干擾、保密性好等優(yōu)點；隨著航空業(yè)的發(fā)展，近年來，光纖光纜在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用研究日趨廣泛。航空航天用光纜區(qū)別于普通用光纖光纜，充分考慮其適用性和安全性，要求重量輕，線徑細(xì)，耐高溫，并在長期高溫度范圍內(nèi)具有機械和光學(xué)穩(wěn)定性，高強度、耐彎曲、抗沖擊、耐老化、耐酸堿、耐多種燃料和油類、阻燃、低煙低毒等特殊要求。
在眾多新能源發(fā)電的發(fā)展前景中，核電作為一種不排放污染氣體且可以低成本、大規(guī)模開發(fā)的電力資源，越來越受到世界各國的重視。積極推進(jìn)核電建設(shè)，對于滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展不斷增長的能源需求、保障能源供應(yīng)與安全、環(huán)境保護(hù)、實現(xiàn)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展，都具有不可替代的意義。對于核電站來說，安全問題尤為重要，世界各國都對核電站采取嚴(yán)格的安全措施。作為核電“血管"和"神經(jīng)"的光纜線路系統(tǒng)，也是安全的關(guān)鍵要素，光纜線路系統(tǒng)在核電站的正常運行及安全停堆方面起著非常重要的作用。核電光纜主要應(yīng)用于核反應(yīng)堆廠房、核輔助廠房、汽輪機廠房，光纜敷設(shè)方式一般采用管道或線槽，要求光纜具有可靠的使用壽命、熱穩(wěn)定性、防潮性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗輻射性。但是，傳統(tǒng)的光纜一般由光纖、纜芯和外護(hù)套層組成，其使用溫度在-40℃～+70℃之間，熱穩(wěn)定性、防潮性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗輻射性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足核電站用的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種核電站用光纜。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種核電站用光纜，中心為芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)，圍繞芳綸纖維增強光纜加強芯的外周設(shè)置有光纜和填充繩，在光纜和填充繩外包覆有玻璃纖維帶，玻璃纖維帶外設(shè)置有外護(hù)套，外護(hù)套厚度為1mm～2mm；所述的光纜由內(nèi)至外依次包括纜芯、碳涂層、聚酰亞胺涂層、緊套層、芳綸鎧裝層、外護(hù)層，碳涂層厚度為20nm～50nm，聚酰亞胺涂層的厚度為30μm～40μm，緊套層厚度為0.15mm～0.3mm，芳綸鎧裝層厚度為0.1mm～0.6mm，外護(hù)層為交聯(lián)聚乙烯絕緣層，厚度為0.2mm～0.5mm；所述的碳涂層為光纖表面采用氣相沉積法涂覆得到的碳涂層，所述的聚酰亞胺涂層為在碳涂層外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為150m/min～180m/min，紫外波長365nm～395nm。
本發(fā)明優(yōu)選的，碳涂層厚度為30nm～45nm.
本發(fā)明優(yōu)選的，聚酰亞胺涂層的厚度為35μm～40μm，所述聚酰亞胺涂層厚度約37μm。
本發(fā)明優(yōu)選的，緊套層材料為聚醚醚酮，厚度為0.2mm～0.3mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，芳綸鎧裝層厚度為0.2mm～0.4mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，芳綸鎧裝層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機進(jìn)行編織的芳綸纖維層，編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
本發(fā)明優(yōu)選的，外護(hù)層厚度為0.3mm～0.4mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，外護(hù)套的原料為聚四氟乙烯。現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述的光纜為6-8根，填充繩為1根，光纜的直徑與填充繩直徑相同。
本發(fā)明優(yōu)選的，在芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)外設(shè)置有外護(hù)層，外護(hù)層為交聯(lián)聚乙烯絕緣層，厚度為0.2mm～0.5mm。
上述核電站用光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)光纜采用耐輻照光纖，在光纜外表面采用化學(xué)氣相沉積法沉積一層碳層得到碳涂層，
(2)直接在碳涂層外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為150m/min～180m/min，紫外波長365nm～395nm，得到涂覆聚酰亞胺的光纖；
(3)采用擠塑機在涂覆聚酰亞胺的光纖外表面緊套一層厚度為0.15mm～0.3mm的聚醚醚酮緊套料，使其光纖的長期耐高溫度為150℃～180℃，緊套纖外徑為0.6mm～0.9mm；
(4)采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機在聚醚醚酮緊套料外面進(jìn)行編織芳綸纖維層形成芳綸鎧裝層，最后在芳綸鎧裝層外包裹一層交聯(lián)聚乙烯絕緣層形成外護(hù)層，并進(jìn)行輻照，得到預(yù)處理的光纜；
(5)以芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)為中心，在芳綸纖維增強光纜加強芯的外周排布6-8根預(yù)處理的光纜和1根填充繩；
(6)在排布預(yù)處理的光纜和填充繩的外周纏繞包裹玻璃纖維帶，最后在玻璃纖維帶外包裹一層聚四氟乙烯護(hù)套，包覆最外層，提高耐溫性能，得到核電站用光纜。
本發(fā)明的耐輻照光纖為現(xiàn)有技術(shù)，采用三步法制備得到，先采用軸向沉積法(VAD)制備芯棒，再采用等離子氣相沉積法(PCVD)制備芯包套管，最后在外部氣相沉積法(OVD)制備包層得到耐輻照光纖。
軸向沉積法(VAD)、等離子氣相沉積法(PCVD)以及氣相沉積法(OVD)均按本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
本發(fā)明優(yōu)選的，采用化學(xué)氣相沉積法沉積一層碳層時，通入反應(yīng)氣體碳?xì)浠衔?，同時摻入Cl的化合物，Cl的化合物加入量為沉積碳重量的0.5-2％。改善光纖的強度。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)涂覆聚酰亞胺采用2-4次進(jìn)行涂覆。使本發(fā)明的光纜比普通光纖涂覆層有很好的耐高低溫性能，溫度范圍為-150℃～300℃，抗蠕變性能優(yōu)異。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)涂覆速度為160m/min～170m/min。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)紫外固化紫外波長375nm～385nm。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
聚四氟乙烯為現(xiàn)有技術(shù)，聚四氟乙烯的制備在不銹鋼聚合釜中，以水為介質(zhì)，過硫酸鉀為引發(fā)劑，全氟羧酸銨鹽為分散劑，氟碳化合物為穩(wěn)定劑，四氟乙烯經(jīng)氧化還原聚合而制得聚四氟乙烯。將各種助劑加入反應(yīng)釜中，四氟乙烯單體以氣相進(jìn)入聚合釜，調(diào)節(jié)釜內(nèi)溫度至25℃，然后加入一定量的活化劑(偏重亞硫酸鈉)，通過氧化還原體系進(jìn)行引發(fā)聚合。聚合過程中不斷補加單體，保持聚合壓力0.49～0.78MPa，聚合后所得到的分散液用水稀釋至一定濃度，并調(diào)節(jié)溫度到15～20℃，用機械攪拌凝聚后，經(jīng)水洗、干燥，即得。
本發(fā)明在碳涂層表面采用紫外固化的方式涂覆耐高溫材料聚酰亞胺涂層，為達(dá)到一定的厚度對光纖采取多次涂覆，使本發(fā)明的光纜比普通光纖涂覆層有很好的耐高低溫性能，溫度范圍為-150℃～300℃，抗蠕變性能優(yōu)異。
本發(fā)明的光纜具有耐彎曲、抗長期疲勞、耐高溫阻燃、耐輻照，具有優(yōu)異的機械性能，抗拉、抗扭轉(zhuǎn)、抗側(cè)壓。先通過氣相沉積法在光纖表面涂覆一層無定型碳，提高光纖的機械和光學(xué)性能，阻止水份、氫對光纖的影響；通過紫外固化涂覆聚酰亞胺樹脂，提高光纖的耐高低溫和耐輻照性能；采用擠塑機緊套聚醚醚酮料提高光纖的機械強度，增強受高劑量γ等射線的輻照的能力、耐化學(xué)藥品性等；采用輻照交聯(lián)聚乙烯外護(hù)層，提高光纜耐輻照性能，保證光纜在長期輻照條件下具有優(yōu)異的機械和光學(xué)性能。
本發(fā)明的優(yōu)點如下：
1)采用耐彎曲單模或多模光纖，可以在復(fù)雜、狹小空間進(jìn)行敷設(shè)；
2)光纖表面的碳密封涂層阻止水份、氫對光纖機械和光學(xué)性能的影響，提高光纖的長期抗疲勞性能；
3)聚酰亞胺涂層可以提高光纖的耐高溫性能、抗輻射性能，同時具有高模量、高強度、低吸水率、耐水解、熱氧化穩(wěn)定性；
4)緊套層采用聚醚醚酮料，提高光纖的機械強度，可經(jīng)受高劑量γ等射線的輻照、耐化學(xué)藥品性、阻燃低發(fā)煙性等；
5)以芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)為中心，除具有抗拉伸、抗壓性能，并具有很好的抗輻射性能；
6)采用輻射交聯(lián)聚烯烴護(hù)套料，可以提高光纜的耐輻射、耐高溫，低鹵、低毒、低發(fā)煙的特性。
7)本發(fā)明光纜具有60年使用壽命，具有優(yōu)異的耐熱、耐輻照老化和阻燃性能。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的核電站用光纜結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、纜芯，2、碳涂層，3、聚酰亞胺涂層，4、緊套層，5、芳綸鎧裝層，6、外護(hù)層1，7、填充繩，8、芳綸纖維增強光纜加強芯，9、外護(hù)層2，10、玻璃纖維帶，11、外護(hù)套。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
實施例1
一種核電站用光纜，結(jié)構(gòu)如圖1所示，中心為芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)8，圍繞芳綸纖維增強光纜加強芯8的外周設(shè)置有光纜和填充繩7，在光纜和填充繩7外包覆有玻璃纖維帶10，玻璃纖維帶10外設(shè)置有外護(hù)套11，外護(hù)套11厚度為2mm；光纜由內(nèi)至外依次包括纜芯1、碳涂層2、聚酰亞胺涂層3、緊套層4、芳綸鎧裝層5、外護(hù)層6，碳涂層厚度為30nm，聚酰亞胺涂層的厚度為30μm，緊套層厚度為0.15mm，芳綸鎧裝層厚度為0.3mm，外護(hù)層為交聯(lián)聚乙烯絕緣層，厚度為0.2mm；所述的碳涂層為光纖表面采用氣相沉積法涂覆得到的碳涂層，所述的聚酰亞胺涂層為在碳涂層外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為160m/min，紫外波長380nm。
緊套層4材料為聚醚醚酮。芳綸鎧裝層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機進(jìn)行編織的芳綸纖維層，編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。外護(hù)套的原料為聚四氟乙烯。光纜為7根，填充繩為1根。光纜的直徑與填充繩直徑相同，在芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)外設(shè)置有外護(hù)層。
實施例2
一種核電站用光纜，中心為芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)8，圍繞芳綸纖維增強光纜加強芯8的外周設(shè)置有光纜和填充繩7，在光纜和填充繩7外包覆有玻璃纖維帶10，玻璃纖維帶10外設(shè)置有外護(hù)套11，外護(hù)套11厚度為2mm；光纜由內(nèi)至外依次包括纜芯1、碳涂層2、聚酰亞胺涂層3、緊套層4、芳綸鎧裝層5、外護(hù)層6，碳涂層厚度為45nm，聚酰亞胺涂層的厚度為40μm，緊套層厚度為0.2mm，芳綸鎧裝層厚度為0.4mm，外護(hù)層為交聯(lián)聚乙烯絕緣層，厚度為0.4mm；所述的碳涂層為光纖表面采用氣相沉積法涂覆得到的碳涂層，所述的聚酰亞胺涂層為在碳涂層外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為170m/min，紫外波長385nm。
緊套層4材料為聚醚醚酮。芳綸鎧裝層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機進(jìn)行編織的芳綸纖維層，編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。外護(hù)套的原料為聚四氟乙烯。光纜為7根，填充繩為1根。光纜的直徑與填充繩直徑相同，在芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)外設(shè)置有外護(hù)層。
實施例3
核電站用光纜的制備方法，步驟如下：
(1)光纜采用耐輻照光纖，在光纜外表面采用化學(xué)氣相沉積法沉積一層碳層得到碳涂層，
(2)直接在碳涂層外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為160m/min，紫外波長380nm，得到涂覆聚酰亞胺的光纖；
(3)采用擠塑機在涂覆聚酰亞胺的光纖外表面緊套一層厚度為0.15mm～0.3mm的聚醚醚酮緊套料，使其光纖的長期耐高溫度為150℃～180℃，緊套纖外徑為0.6mm～0.9mm；
(4)采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機在聚醚醚酮緊套料外面進(jìn)行編織芳綸纖維層形成芳綸鎧裝層，最后在芳綸鎧裝層外包裹一層交聯(lián)聚乙烯絕緣層形成外護(hù)層，并進(jìn)行輻照，得到預(yù)處理的光纜；
(5)以芳綸纖維增強光纜加強芯(KFRP)為中心，在芳綸纖維增強光纜加強芯的外周排布6-8根預(yù)處理的光纜和1根填充繩；
(6)在排布預(yù)處理的光纜和填充繩的外周纏繞包裹玻璃纖維帶，最后在玻璃纖維帶外包裹一層聚四氟乙烯護(hù)套，包覆最外層，提高耐溫性能，得到核電站用光纜。
采用化學(xué)氣相沉積法沉積一層碳層時，通入反應(yīng)氣體碳?xì)浠衔?，同時摻入Cl的化合物，Cl的化合物加入量為沉積碳重量的0.5-2％。改善光纖的強度。涂覆聚酰亞胺采用2-4次進(jìn)行涂覆。使本發(fā)明的光纜比普通光纖涂覆層有很好的耐高低溫性能，溫度范圍為-150℃～300℃，抗蠕變性能優(yōu)異。