Page 22 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

帅明坤，等：核电电缆聚合物材料的β辐照效应

β
和指定β剂量等效的γ剂量。在以上研究中， β辐照 2 β 辐照吸收剂量效应
的剂量均为固定值，并未描述电缆聚合物材料随β吸 在室温下，以20 kGy/h的剂量率对3种材料进
收剂量发生性能退化的趋势。邹颖男等 则同时开 行辐照，吸收剂量分别设置为0.5，1，2，4，5 MGy。
[6]
展了不同累计剂量的两种射线辐照试验，得出了不 断后伸长率以未辐照试样的初始断后伸长率为基准
同断后伸长率对应的γ和β射线的转换比例，并指出 进行归一化处理，结果如图1所示。由图1可知：所
最终转换比例可以从转换比例平均值、转换比例最 有材料在经历0.5 MGy吸收剂量的辐照后，其断后

大值或最大β剂量对应转换比例中，根据实际需要 伸长率显著减小，但随着吸收剂量的继续增大，下降
选取。 幅度逐渐减小并趋于平缓。尤其对于EPR绝缘材料
以上研究均聚焦于β辐照在电缆鉴定中的核心 和护套材料，在最高两个吸收剂量下的断后伸长率
工程问题，主要针对目前我国核电站指定的事故工 减小程度已无明显差异。EPR绝缘材料和护套材料
在0.5 MGy的吸收剂量辐照下，断后伸长率已减小
况下β辐照总剂量进行等效转换，并仅以对老化敏感
超过50%，达到失效判断依据，而EVA和XLPO的
且变化规律的断后伸长率为辐照效应的评估依据，
断后伸长率减小相对较少，表明其耐辐照性能良好。
这对于工程应用来讲是简便和高效的。在此基础上，
补充了团队此前研究的XLPO电缆附件专用料的数
笔者对多种核电电缆聚合物材料开展了不同剂量率
据，体积电阻率ρ随吸收剂量的变化如图2所示。
和吸收剂量的β辐照试验，同时结合不同温度条件
开展了热-辐射耦合老化研究，并测试了材料老化前
后的力学性能和电气性能。该研究为深入理解β辐
照下核电电缆聚合物材料的老化行为，优化电缆材
料选择，并灵活应对各种电缆鉴定标准提供了重要
参考。

1 试验材料与方案

选取应用于我国大型先进压水堆核电站的多
种电缆聚合物材料，包括EVA护套料、EPR绝缘料
和EPR护套料。试验用板材由不同生产厂家提供，
其组分及合成加工工艺与核电站实际应用的材料
图 1 不同材料断后伸长率随吸收剂量的变化
相同，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
分别按照GB/T 2951.11—2008《电缆和光缆绝缘
和护套材料通用试验方法 第11部分：通用试验方
法——厚度和外形尺寸测量——机械性能试验》和
GB/T 31838.2—2019《固体绝缘材料 介电和电阻
特性 第2部分：电阻特性（DC方法）体积电阻和体

积电阻率》测试断后伸长率和体积电阻率，测试结果
图 2 不同材料体积电阻率随吸收剂量的变化
分别取7个和3个平行试样的平均值。
按照基于γ辐照建立的指数模型进行拟合，得到
β射线辐照试验采用自研的电子加速器，并设置
断后伸长率随吸收剂量的退化趋势，拟合方程 为
[7]
不同的辐照老化条件，以研究吸收剂量、剂量率和辐
照温度对材料老化的影响。在特制的温度试验装置 （1）
中开展控制温度的β辐照试验。 式中：A为断后伸长率；A 为吸收剂量趋于无穷大
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