Page 21 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

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专题报道 DOI:10.11973/lhjy-wl240260

β
核电电缆聚合物材料的β辐照效应

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帅明坤 ，刘雨林 ，刘 磊 ，张定雄 ，晁 侃 ，龚 嶷 ，石秀强 2
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（1.复旦大学 材料科学系，上海 200433；2.上海核工程研究设计院股份有限公司，上海 200233；

3.深圳市沃尔核材股份有限公司， 深圳 518118；4.上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司，上海 200233）
摘 要：聚合物材料广泛应用于核电电缆中，对3种核电电缆聚合物材料进行不同吸收剂量、剂
量率和辐照温度条件下的β辐照试验，研究了材料力学性能和电气性能的变化规律。结果表明：在
经历β辐照后，材料的断后伸长率和体积电阻率一般同时减小，但在高温辐照后体积电阻率反而增
大。研究成果为核电电缆的合格鉴定试验和设计选材提供了数据支持，并为理解电缆聚合物材料的
辐照老化行为提供了参考。
关键词： 核电电缆；聚合物材料；β辐照；吸收剂量；剂量率；温度
中图分类号：TM623；TG115.5 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2024)12-0005-04

β irradiation effect of polymer materials for nuclear power cable

SHUAI Mingkun , LIU Yulin , LIU Lei , ZHANG Dingxiong , CHAO Kan , GONG Yi , SHI Xiuqiang 2
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(1.Department of Materials Science, Fudan University, Shanghai 200433, China; 2.Shanghai Nuclear Engineering Research &
Design Institute Co., Ltd., Shanghai 200233, China; 3.Shenzhen Woer Heat-Shrinkable Material Co., Ltd., Shenzhen 518118,
China; 4.Shanghai Inspection and Testing Institute of Instruments and Automation Systems Co., Ltd., Shanghai 200233, China)
Abstract: Polymer materials were widely used in nuclear power cables.The β irradiation tests of three kinds
of polymer materials for nuclear power cables under different absorbed doses, dose rates and irradiation temperatures
were carried out. The mechanical properties and electrical properties of the materials were studied. The results show
that after β irradiation, the elongation and volume resistivity of the material generally decreased at the same time, but
the volume resistivity increased after high temperature irradiation. The research results provided data support for the
qualification test and design selection of nuclear power cables, and provided a reference for understanding the irradiation
aging behavior of cable polymer materials.
Keywords: nuclear power cable; polymer material; β irradiation; absorbed dose; dose rate; temperature

聚合物材料广泛应用于核电站中，如丁腈橡胶 并由此对电缆聚合物材料的耐老化性能提出了更高
O型圈、 硅橡胶中子屏蔽材料 、聚四氟乙烯密封件、 的要求。
[1]
聚醚醚酮阀座、环氧树脂涂料等。其中，核电电缆的 在早期的核电电缆合格鉴定中，通常采用γ射
绝缘层或护套层消耗的聚合物材料较多，包括乙丙 线作为辐射源，并已开展了大量的研究工作，涵盖了
橡胶（EPR）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、交联聚 辐照的累积剂量效应、剂量率效应和辐照氧化动力
乙烯（XLPE）、交联聚烯烃（XLPO）等。在核电站 学等方面 [2-3] 。随着三代核电对安全性要求的进一步
长达数10 a的运行期间，这些聚合物材料经受了各 提高，事故工况下的β射线辐照效应逐渐引起越来
种严酷的环境考验，如温度、氧气、辐射、载荷、化学 越多的关注。然而，由于稀缺的辐照设备和高昂的
[4]
介质等。其中最特殊且影响最严重的因素是辐射， 辐照费用，相关研究较为有限。徐剑峰等 提出以
断后伸长率保留率为参照，通过不同剂量的γ射线
收稿日期：2024-09-05 产生和指定β射线剂量相当的材料损伤，由此等效
基金项目：上海市自然科学基金资助项目（24ZR1404600）
后统一进行γ辐照试验。相似地，李聪等 针对电缆
[5]
作者简介：帅明坤（2000—），男，博士研究生，主要从事核电聚
EVA护套料开展了不同剂量的γ辐照试验，将剂量
合物老化研究工作
和相应的断后伸长率拟合得到数理关系，以此求得
通信作者：龚 嶷，gongyi@fudan.edu.cn
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