一、目前核電站常用有機塑料電纜存在著下面的弱點:
1、在惡劣環(huán)境下的性能劣化問題:
在核電廠中,儀控回路使用乙烯基、丙烯基合成的橡膠,玻璃纖維,以及以氯磺化聚乙烯、聚乙亞胺等為絕緣材料的電纜。
1.1儀控電纜的工作環(huán)境
安全殼內(nèi)部儀控電纜放置在不同的使用環(huán)境下,重要的影響因素是自然環(huán)境,主要是有氧氣存在時溫度、濕度、核輻照的影響,溫度、濕度、核輻照的值應(yīng)從設(shè)計文件中取得。
在正常運行情況下,安全殼內(nèi)不會受到濕度的影響。輻照的影響可從相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)中獲得,在40年時間內(nèi),正常運行情況下,安全殼內(nèi)輻照的累計值為3×10^7rad。安全殼內(nèi)的儀控電纜一般不會受到震動的影響,除非有要求,否則,不考慮由于震動引起的老化問題[5]。
1.2電纜的老化機理:
在現(xiàn)場環(huán)境下,電纜的絕緣和護套等聚合物材料隨著時間的推移會發(fā)生各種緩慢的、不可逆的化學(xué)變化和物理變化,這些變化就是電纜的老化過程。從宏觀上來看,表現(xiàn)為材料的延伸率降低,即材料的抗拉強度減弱;護套材料的硬度或抗壓模量增大;材料的密度增加;電氣性能改變(如介質(zhì)損耗增加)。
電纜的老化機理可分為影響分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)老化機理和影響材料混合物成分的物理老化機理。
1.3化學(xué)老化機理
(1)高分子鏈斷裂:一個高分子鏈斷裂為2個或多個新鏈,一般為烷氧基或過氧化根斷鏈,導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)的改變。
(2)交聯(lián)反應(yīng):在2個相鄰高分子間共價鍵的結(jié)構(gòu)發(fā)生交聯(lián),使原先物質(zhì)的有效成分減少。
(3)氧化反應(yīng):這是一種自由基的鏈式反應(yīng),在氧化反應(yīng)開始階段,在溫度和輻照的影響下,由于共價鍵的斷裂而產(chǎn)生反應(yīng)性物質(zhì),即自由基,氧化反應(yīng)既導(dǎo)致斷鏈,又生成交聯(lián),這取決于氧化鏈式反應(yīng)過程中各階段的分子運動情況,它隨著聚合物中添加劑的不同而不同。
(4)氧擴散控制過程:聚合材料中自由基的初速率大于溶解氧擴散的速率時,老化快慢由氧擴散來控制。
(5)協(xié)同效應(yīng):當各個環(huán)境因素的綜合影響大于其各個單一影響之和時,會產(chǎn)生這種效應(yīng),如對聚合物而言,既受熱,又受到輻照。
2.2物理老化機理
(1)增塑劑蒸發(fā):材料表面的增塑劑向周圍的空氣中揮發(fā),其留下的空隙又被由材料的核心向表面擴散的增塑劑所填塞,這2種揮發(fā)和填塞的分子運動并存,強弱由溫度所決定。
(2)增塑劑遷移:在使用增塑材料的多層電纜中,增塑劑在不同材料層間遷移,直到各層材料中的增塑劑達到均衡狀態(tài)。
上面等等的因素,使得有機塑料電纜在整個使用過程中逐漸老化甚至出現(xiàn)脆化開裂等現(xiàn)象,這就使得核電站的安全性能造成巨大的威脅。而怎么去評估這些電纜的狀況成了一個艱難的課題。








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