团员物材料平凡哄骗于核电站中香港六合彩官网开奖记录,如丁腈橡胶O型圈、硅橡胶中子屏蔽材料[1]、聚四氟乙烯密封件、聚醚醚酮阀座、环氧树脂涂料等。其中,核电电缆的绝缘层或护套层忽地的团员物材料较多,包括乙丙橡胶（EPR）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、交联聚乙烯（XLPE）、交联聚烯烃（XLPO）等。在核电站长达数10 a的运行时辰,这些团员物材料禁受了各式严酷的环境锤真金不怕火,如温度、氧气、辐照、载荷、化学介质等。其中最额外且影响最严重的要素是辐照,并由此对电缆团员物材料的耐老化性能建议了更高的要求。
在早期的核电电缆及格轻率中,时时采选γ射线动作辐照源,并已开展了多半的商量使命,涵盖了辐照的积存剂量效应、剂量率效应和辐照氧化能源学等方面[2-3]。跟着三代核电对安全性要求的进一步进步,事故工况下的β射线辐照效应逐渐引起越来越多的关切。然则,由于稀缺的辐照开采和腾贵的辐照用度,相关商量较为有限。徐剑峰等[4]建议以断后伸长率保留率为参照,通过不同剂量的γ射线产生和指定β射线剂量极端的材料毁伤,由此等效后长入进行γ辐照锻真金不怕火。相似地,李聪等[5]针对电缆EVA护套料开展了不同剂量的γ辐照锻真金不怕火,将剂量和相应的断后伸长率拟合获取数理关系,以此求得和指定β剂量等效的γ剂量。在以上商量中,β辐照的剂量均为固定值,并未刻画电缆团员物材料随β给与剂量发素性能退化的趋势。邹颖男等[6]则同期开展了不同累计剂量的两种射线辐照锻真金不怕火,得出了不同断后伸长率对应的γ和β射线的退换比例,并指出最终退换比例不错从退换比例平均值、退换比例最大值或最大β剂量对应退换比例中,左证骨子需要收用。
以上商量均聚焦于β辐照在电缆轻率中的中枢工程问题,主要针对现在我国核电站指定的事故工况下β辐照总剂量进行等效退换,并仅以对老化明锐且变化法例的断后伸长率为辐照效应的评估依据,这对于工程哄骗来讲是方便和高效的。在此基础上,笔者对多种核电电缆团员物材料开展了不同剂量率和给与剂量的β辐照锻真金不怕火,同期辘集不同温度条目开展了热-辐照耦合老化商量,并测试了材料老化前后的力学性能和电气性能。该商量为深远意会β辐照下核电电缆团员物材料的老化步履,优化电缆材料选拔,并天真应答各式电缆轻率圭臬提供了迫切参考。
1. 锻真金不怕火材料与决议
收用哄骗于我国大型先进压水堆核电站的多种电缆团员物材料,包括EVA护套料、EPR绝缘料和EPR护套料。锻真金不怕火用板材由不同分娩厂家提供,其组分及合成加工工艺与核电站骨子哄骗的材料交流,其中EVA板材厚度为2.0 mm,EPR绝缘料和EPR护套料的板材厚度为1.8 mm。按照GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》,从相应材料的板材上截取2型哑铃条试样和直径为80 mm的圆片试样,并在辐照后划分按照GB/T 2951.11—2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用锻真金不怕火步调 第11部分：通用锻真金不怕火步调——厚度和外形尺寸测量——机械性能锻真金不怕火》和GB/T 31838.2—2019《固体绝缘材料 介电和电阻秉性 第2部分：电阻秉性（DC步调）体积电阻和体积电阻率》测试断后伸长率和体积电阻率,测试效果划分取7个和3个平行试样的平均值。
β射线辐照锻真金不怕火采选自研的电子加速器,并建立不同的辐照老化条目,以商量给与剂量、剂量率和辐照温度对材料老化的影响。在特制的温度锻真金不怕火安设中开展松手温度的β辐照锻真金不怕火。
2. β辐照给与剂量效应
在室温下,以20 kGy/h的剂量率对3种材料进行辐照,给与剂量划分建立为0.5,1,2,4,5 MGy。断后伸长率以未辐照试样的运行断后伸长率为基准进行归一化惩办,效果如图1所示。由图1可知：扫数材料在履历0.5 MGy给与剂量的辐照后,其断后伸长率权贵减小,但跟着给与剂量的陆续增大,着落幅度逐渐减小并趋于拖拉。尤其对于EPR绝缘材料和护套材料,在最高两个给与剂量下的断后伸长率减小进度已无彰着各异。EPR绝缘材料和护套材料在0.5 MGy的给与剂量辐照下,断后伸长率已减小最初50%,达到失效判断依据,而EVA和XLPO的断后伸长率减小相对较少,标明其耐辐照性能考究。补充了团队此前商量的XLPO电缆附件专用料的数据,体积电阻率ρ随给与剂量的变化如图2所示。
图 1 不同材料断后伸长率随给与剂量的变化
图 2 不同材料体积电阻率随给与剂量的变化
按照基于γ辐照建设的指数模子进行拟合,获取断后伸长率随给与剂量的退化趋势,拟合方程[7]为
式中：A为断后伸长率；A∞为给与剂量趋于无限大后的残余断后伸长率；a为辐照引起的最大断后伸长率亏本量；b为和性能退化速度相关的参数。
拟合效果知道,扫数弧线的决定所有和变嫌决定所有均大于0.98,标明该模子相同适用于刻画核电电缆团员物在β辐照下的性能退化。
由图2可知：3种材料的体积电阻率在辐照后举座呈着落趋势,但并非单调减小,而是有较大的波动。这可能源于团员物中交联和断链机制的竞争[8],尽管两者均会导致团员物断后伸长率减小,但在体积电阻率上产生了相悖的效应。EPR绝缘材料的运行体积电阻率比两种护套材料大2~3个数目级,标明其具有较高的交联进度,以落幕电断气缘的功能。在运行给与剂量为0.5 MGy的辐照条目下,EPR绝缘材料的体积电阻率减小了近两个数目级,达到了IEC 60544-2《电断气缘材料 笃定电离辐照对绝缘材料的影响 第2部分：辐照和锻真金不怕火要领》规定的寿命非常（运行体积电阻率的10%）,这和左证断后伸长率评估的效果一致。但陆续辐照至1 MGy时,其体积电阻率大幅增大,尔后才跟着给与剂量的增大入手单调减小,这是由于辐照初期EPR绝缘材料中的抗氧化剂等小分子助剂多半蒸发,使团员物的解放体积增大,导致体积电阻率减小。随后辐照激勉的交联反映增大了团员物的交联密度,导致体积电阻率增大；而跟着给与剂量的进一步增大,断链反映逐渐占据主导地位,最终导致体积电阻率握续减小。
3. β辐照剂量率效应
划分在剂量率为10,20,30,50,70 kGy/h条目下对EPR护套材料进行辐照,总剂量为5 MGy。EPR护套材料性能随剂量率的变化如图3所示,其中0 kGy/h的数据来自于未辐照试样。由图3可知：在达到5 MGy的给与剂量后,试样的断后伸长率和体积电阻率ρ都有不同进度的减小。这个效果是稳健预期的,因为5 MGy仍是追悼常大的给与剂量,导致EPR分子结构发生严重马虎。
图 3 EPR护套材料性能随剂量率的变化
不同剂量率激勉的断后伸长率减小进度并无权贵各异,这是由于辐照引起的不同反映均会导致断后伸长率亏本。然则,不同剂量率下试样的体积电阻率却有彰着区别,这标明剂量率对EPR的降解机制有一定影响。极端需要详实的是,在所商量的剂量率条目中,20 kGy/h的β辐照导致最低的断后伸长率保留率（约1%）和最高的体积电阻率（约2.63×1014 Ω·cm）。斟酌到EPR护套材料的主邀功能是提供机械保护和环境装潢,断后伸长率应是要津评估见地,这标明在剂量率为20 kGy/h时,EPR的老化降解最为严重。
4. β辐照温度效应
划分在25,50,80 ℃下对EPR护套材料进行辐照,给与剂量为2 MGy,剂量率为20 kGy/h。试样辐照后归一化断后伸长率和体积电阻率随辐照温度的变化如图4所示,其中0 ℃对应的数据来自未辐照试样。由图4可知：跟着辐照温度的升高,试样的断后伸长率和体积电阻率均增大,这和辐照-热耦合会加重老化的不雅点产生了矛盾。流程25 ℃辐照后,EPR护套材料的断后伸长率仅剩余运行值的6%独揽,而在更高温度的辐照条目下,断后伸长率保留了20%以上,何况体积电阻率高于未辐照试样。
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图 4 EPR护套材料性能随辐照温度的变化
有商量[9-10]标明,高温会促进氧气扩散,加速降解反映速度,使材料举座降解得愈加均匀,从而加重材料性能的退化。然则该例中,高温下试样的断后伸长率反而更大,这似乎是不对常理的。事实上,该例中的累计给与剂量达到了2 MGy,远超时时探讨辐照温度效适时的数百kGy的剂量上限。在室温下禁受高剂量的辐照后,EPR材料遇到了严重的辐照毁伤,结构相称疏松,交联进渡过低,导致其拉伸时缺少结构守旧,容易产生局部应力王人集。由图4可知：相应考样的断后伸长率仅剩余运行值的6%独揽,此时的EPR材料呈现出“软而脆”的性能特色,而高温增强了链段的行为性,使得辐照产生的解放基或断链八成更灵验地重组或交联。这种交联使得材料的内聚强度增大,在一定规模内改善了EPR的力学性能。建议今后收用不同的给与剂量,以进一步探究更广剂量规模内的辐照温度效应。
5. 结语
现在,针对核电电缆团员物材料的辐照商量主要王人集在γ辐照方面,对于不同条目的β辐照所引起的老化效应还需深远商量。贪图了不同的辐照老化条目,包括不同给与剂量、剂量率、辐照温度等,并在辐照后对电缆团员物材料的断后伸长率和体积电阻率进行了表征,以商量材料力学性能和电气性能在β辐照下的退化法例。在多数情况下,β辐照导致材料断后伸长率和体积电阻率同期减小,但在高温辐照后,材料的体积电阻率反而增大。这些效果不错为意会β辐照下电缆团员物材料的老化步履,以及完善电缆及格轻率锻真金不怕火决议提供参考。
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