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在庞大而复杂的核电站中,有一个区域如同医院的“手术隔离舱”和科幻片里的“高危实验室”,它的名字叫热室(Hot Cell)。这里是处理高放射性物质(如使用过的核燃料)的核心场所,厚重的混凝土墙壁是它坚不可摧的防护盾。
但这就带来了一个核心矛盾:既要绝对隔离,又要内外联通。 里面的机械手需要电力来操作,摄像头需要传递信号让我们看到实时画面,各种传感器和管道需要与外部交换数据和介质。如何在厚厚的墙上开孔,又不让辐射“泄露”出来?这就是热室可更换贯穿件大显身手的地方。
01 核电里的“多功能安全插座” 您可以把热室可更换贯穿件理解为核电站热室墙上专门定制的、集成了电源、网线、水管、气管的“超级插座和管道组合”。
但它不是一根简单的管子,而是一个高度工程化的模块系统。它可能集成了几十甚至上百个电气通道(连接器)、多个流体管道和气体管道,所有这些都被精密地封装在一个坚固的金属法兰盘内,然后像“瓶塞”一样严丝合缝地嵌入热室的混凝土墙体中。
用途
⭕ 供电:为热室内的机械手、吊车、照明、摄像机等设备供电。
⭕ 传信:传输摄像机视频信号、传感器数据(温度、压力、辐射剂量)等。
⭕ 输流:输送冷却水、压缩空气等工艺流体。
⭕ 保安全:其最核心的使命是在实现所有这些功能的同时,确保辐射零泄漏,维持热室防护边界的完整性。
优势
优势
采用多重特殊密封设计,防护等级达 IP68,密封性不低于 EJ/T 1096 标准中的 “密封 2 级”,既能阻止辐射气溶胶通过贯穿缝隙扩散,又能隔绝外部水汽、灰尘侵入,保障内部线缆 / 管道的长期稳定。
安全等级达 NR(S),满足核工业非安全相关但关键的防护要求;抗震分类为 1Ⅰ,可在 SL 2(SSE,安全停堆地震)工况下保持连接处可靠性,避免地震导致的贯穿件松动或密封失效,这一性能虽与核反应堆安全壳电气贯穿件的 “失水 / 地震工况完整性” 要求侧重不同,但已覆盖热室场景的极端风险;
其自身材料和连接器都具有极高的耐辐射性能,可在辐照总剂量 10⁶Gy 的强放射性环境下正常工作,远超普通贯穿件的耐受极限,适配核工业乏燃料处理等强辐射场景。
“可更换” 是该贯穿件的核心设计亮点,彻底解决传统贯穿件的维护难题。通过模块化接口设计,更换热室内的线缆 / 管道时,无需拆解热室混凝土结构,仅需在绿区操作贯穿件的对接机构,即可实现线缆 / 管道的抽换,大幅降低维护成本与辐射暴露风险;并且贯穿件支持预留备用接口,可根据后期设备升级需求快速接入,无需对热室进行二次改造,适配科研场景的灵活需求,极大地降低了维护难度和人员受辐照的风险。
02 在核电工程中的实战场景与解决方案
场景:核燃料后处理
核电站发电后产生的乏燃料棒放射性极强,需要在热室中进行拆解、分析和处理。这个过程就像是在“辐射监狱”里给“危险犯人”做手术。
挑战:
操作完全由远程机械手完成,需要稳定、大量的电力和信号支持。 处理过程可能产生热量,需要冷却水;需要压缩空气驱动某些工具。 机械手或其供电电缆可能因疲劳、辐射损伤而损坏。 必须保证整个过程中,没有任何放射性物质通过这些“孔洞”泄漏到外部环境。
解决方案:
设计与安装: 在热室设计建造阶段,就根据所有设备的需求,预埋安装多个热室可更换贯穿件。每个贯穿件都像一条预设好的“综合管线走廊”,整齐地排布好电力线、信号线和管道。 日常运行: 贯穿件默默工作,保障室内外能量和信息的稳定传输,守护着密封边界。 维护升级: 某一天,一个控制机械手的电源连接器坏了。工程师无需进入热室,也无需破坏墙体。他们只需在安全的“绿区”,通过专门的设计工具,像更换乐高模块一样,将这个损坏的电连接器模块从贯穿件主体中解锁、抽出,再插入一个新的模块。全过程快速、安全,最大限度地减少了停机时间和人员辐照剂量。
对于设计师: 它提供了“一站式”的穿透解决方案,无需再为电力、信号、流体分别设计不同的穿透方式,简化了设计,提高了安全性和可靠性。 对于业主和运营商: “可更换”意味着更低的生命周期成本。维护不再是大动干戈的工程,省时、省钱、更省人(员安全)。 对于核安全: 它是守护辐射边界的无名英雄,用极高的可靠性确保了“隔离”这一核安全基本原则不被破坏。 总而言之,热室可更换贯穿件虽不是聚光灯下的主角,但却是核电站安全、稳定、高效运行不可或缺的关键“配角”。它用巧妙的设计和坚实的品质,解决了核工业中“隔离”与“联通”的核心矛盾,是核电工程智慧与力量的完美体现。