摘 要 這篇文章論述了核電站用電纜料的功用特色，扼要介紹了常用的無鹵電纜資料。1 前語核電站用電纜，種類、數(shù)量繁復(fù)。據(jù)預(yù)算，一座百萬千瓦級的核電機(jī)組，所需各類電纜，類型有100余種，總長近200萬米，價(jià)值約1億元擺布。假如按用處區(qū)分，有電力電纜，操控電纜，丈量電纜，通訊電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應(yīng)具有一般電纜的一般特性，還要具有低煙、無鹵、阻燃等特性，并要具有特定的耐環(huán)境性(如耐輻射性、耐LOCA性)。

           這些特別的功用需求，使得核級電纜與一般工業(yè)用電纜比較，最大的不一樣在于電纜所用的絕緣及護(hù)套資料不一樣。核電站用電纜資料的功用需求低煙無鹵阻燃性一般的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護(hù)套。PVC電纜在發(fā)作火災(zāi)事端時(shí)會(huì)發(fā)作很多煙霧，分出氯化氫等有毒氣體，除對人的生命構(gòu)成直接要挾外，還會(huì)溶解形成稀鹽酸附著在各種電器設(shè)備及建筑物的鋼構(gòu)造上，嚴(yán)峻下降設(shè)備的安全性及建筑物的運(yùn)用壽數(shù)，特別是當(dāng)煙氣進(jìn)入通訊技能設(shè)備和數(shù)據(jù)技能設(shè)備后，將會(huì)使它們損失正常功用，甚至引發(fā)"二次災(zāi)禍"。

               核電站用電纜的絕緣和護(hù)套資料，有必要選用低煙、無毒、無腐蝕性的的無鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無鹵素或交聯(lián)阻燃無鹵素資料，才能滿意特別的核安全需求。無鹵電纜在發(fā)作火災(zāi)時(shí)，焚燒開釋的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有用表現(xiàn)阻燃作用，不會(huì)使電纜成為火焰延伸的通道。無鹵阻燃電纜料的首要技能特性有： .煙密度它是資料焚燒發(fā)作煙霧的一種量度，是在必定試驗(yàn)條件下，借助于光學(xué)辦法，來丈量由于煙霧積聚而發(fā)作的光束衰減，用給定時(shí)間的比光密度Ds和最大比光密度Dm來鑒定，Dm標(biāo)明煙的總累積。Dm越大，焚燒時(shí)的發(fā)煙量越大。一般低煙低鹵電纜料的Dm<300，核電站用電纜需求Dm<150。有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)明，一根1米長約含0.85千克的電纜，從焚燒著火起所發(fā)作的煙氣可在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)徹底籠罩容積

為100m，的房間。此刻煙的濃度將造成呼吸困難，嚴(yán)峻阻礙人員分散和救活救援。無鹵電纜不存在這一疑問。

        .毒性及腐蝕性一般PVC電纜在焚燒時(shí)，發(fā)作的氯和氫會(huì)聯(lián)系開釋出氯化氫氣體，一起其增加劑還發(fā)作一些其它的有毒及腐蝕性氣體。而無鹵電纜選用不含鹵素的聚合物作為基料，在焚燒時(shí)不會(huì)發(fā)作酸性氣體，因而其毒性及腐蝕性大大低于一般PVC電纜。毒性的大小一般用毒性指數(shù)來衡量。依據(jù)英國水兵工程標(biāo)準(zhǔn)(NES713)，毒性指數(shù)即是100g資料在1m 體

積中充沛焚燒所發(fā)作的各種氣體的濃度與露出在相應(yīng)當(dāng)氣體中致人死命的濃度比值的總和。PvC電纜焚燒時(shí)所開釋出的大量的有毒氣體有HC1、等，測驗(yàn)標(biāo)明：HC1的濃度到達(dá)1300-時(shí)，能使生靈迅速致死，CO濃度到達(dá)并作用3O分鐘或到達(dá)2000ppm并作用5分鐘。也會(huì)傷及人腦危及生命，并且CO無HC1刺激感，不易為人察覺，故更具有危害性。電纜的無鹵化，使焚燒分出的氣體中不存HC1，又下降了CO的含量。

          .阻燃性無鹵阻燃電纜的阻燃機(jī)理是，在不含鹵素的聚合物中加人很多的氫氧化鋁或氫氧化鎂等填充劑，它們在電纜焚燒時(shí)開釋結(jié)晶水，吸收很多熱量，然后抑制聚合物溫度上升，延緩熱分化，下降焚燒速度。別的，脫水分化發(fā)作的水蒸汽，能稀釋可燃性氣體，發(fā)作阻燃作用。聚合物的阻燃性，一般用氧指數(shù)法來鑒定，它標(biāo)明試樣在氧氣和氮?dú)獾幕旌衔镏蟹贌龝r(shí)所需求的最低含氧量，指數(shù)越大，標(biāo)明可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指數(shù)(OI)最少為28才具有不燃特性。.耐火特性當(dāng)大家需求電纜線路在發(fā)作火災(zāi)時(shí)能持續(xù)表現(xiàn)作用，并且當(dāng)電纜由于運(yùn)用上的需求架設(shè)在高危區(qū)域的線路上時(shí)，電纜有必要具有耐火功用。一旦遇上火災(zāi)，此種耐火電纜仍能在必定時(shí)間內(nèi)持續(xù)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為人員及設(shè)備的搶救提供電能。核電纜的耐火功用按運(yùn)用需求不一樣，分一般耐火功用需求和特別耐火功用需求。特別耐火功用需求為：在對電纜撞擊條件下進(jìn)行1000% ，5min焚燒試驗(yàn)，火焰熄滅后持續(xù)碰擊5min，一起用規(guī)則壓力的高壓水沖電纜，需求在全部試驗(yàn)過

程中電纜能堅(jiān)持持續(xù)通電。

         美國1974年制定IEEE383電纜標(biāo)準(zhǔn)后，年發(fā)作核電廠電纜著火延燃事端，促進(jìn)大家注重難燃性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)厲性疑問。關(guān)于核島用電纜制品，到達(dá)無鹵/低煙/阻燃，即需求電纜制品能通過IEC332-3成束焚燒試驗(yàn)，焚燒煙濃度到達(dá)IEC1034-2的技能需求，焚燒腐蝕性氣體到達(dá)IEC754-2規(guī)則的推薦值的需求，絕緣線芯通過IPCEAS-19-81規(guī)則的單根垂直焚燒試驗(yàn)。

         耐環(huán)境性核電站電纜用資料有必要具有核電站固有工作環(huán)境所需求的耐環(huán)境性，即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。.耐熱性由于核電站電纜常在高溫環(huán)境下工作，因而需求它們具有長時(shí)間耐熱運(yùn)用功用，要選用耐熱性滿意需求的聚合物，并可讓電纜具有四十年以上的運(yùn)用壽數(shù)。 .耐輻照性(平緩環(huán)境，嚴(yán)格環(huán)境核電站用電纜遭到很多 射線時(shí)，會(huì)使絕緣和護(hù)套資料變脆，機(jī)械功用變差。因而，作為核電站電纜用的絕緣和護(hù)套資料，有必要具有優(yōu)秀的耐輻照性。各種不一樣的高聚物，其耐輻照功用不一樣。大家一般在高聚物里增加抗輻照劑，改善其耐輻照功用。大家一般用Co-60作輻射源，對電纜資料進(jìn)行輻照試驗(yàn)。輻照劑量依平緩環(huán)境(正常運(yùn)轉(zhuǎn))和嚴(yán)格環(huán)境(發(fā)作事端n,l-)而不一樣。不一樣國家有關(guān)吸收劑量的規(guī)則和輻射程序也有區(qū)別。見表l。

          .耐LOCA性在核電站里，一般將冷卻劑損失事端，縮寫為LOCA)和高能管破裂事端(High Energy line Break， 縮寫為總稱LOCA。在發(fā)作LOCA/HELB時(shí)，電纜會(huì)遭到高溫高壓蒸汽的沖擊和腐蝕性化學(xué)藥劑的作用，并且要遭到比正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下更高射線劑量的輻射。因而，核電站電纜應(yīng)具有耐性。交聯(lián)聚乙烯、乙丙橡膠、EVA彈性體醋酸乙烯一醋酸乙烯共聚物)等無鹵交聯(lián)資料都具有較好的耐LOCA性。較多的非交聯(lián)型無鹵資料，通過LOCA作用后，會(huì)變脆。有關(guān)電纜的耐L0CA性，不一樣核電站的需求也不相同。

          綜上所述，核電站的電纜除要具有一般電纜所具有的功用之外，還要具有無鹵、低煙、阻燃的特性，并滿意依據(jù)其在敷設(shè)區(qū)域的正常和事端環(huán)境下完成安全功用所必需的功用需求，也即是須滿意以下需求：

        耐地震;耐正常和事端工況的 一射線照耀;耐LOCA/HELB事端工況的環(huán)境;。C工作溫度下具有電站規(guī)劃壽期內(nèi)的運(yùn)用壽數(shù)。

       無鹵阻燃電纜資料種類無鹵阻燃電纜的絕緣和護(hù)套，一般運(yùn)用橡膠或塑料，首要有乙丙橡膠(EPR)、EVA彈性體醋酸乙烯一醋酸乙烯共聚物)、交聯(lián)聚乙烯塑料(XLPE)、聚烯烴類(PO)等。這些資料均具有杰出的抗輻照功用，但其自身并不具有阻燃性。

      須參加很多阻燃劑進(jìn)行阻燃化，方可滿意核電站用電纜資料的阻燃功用需求。下面分別對這些資料作扼要介紹：

      乙丙橡膠乙丙橡膠(ethylene propylene rubber)是主鏈具有飽滿構(gòu)造的橡膠。它有各種優(yōu)秀的特性：極高的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)秀的耐熱老化性、耐臭氧性、抗輻照性、耐高壓水蒸汽性，非常好的電絕緣性，適合作絕緣材料。它不具有阻燃性，因而，須參加很多的水合金屬氧化物作為阻燃劑，制成阻燃乙丙橡膠。但這些阻燃劑的很多參加，會(huì)使乙丙橡膠的機(jī)械功用、電氣功用、抗輻照功用下降。因而，須一起增加其它特別的阻燃劑和有用的抗輻照劑，使本來功用不下降，滿意運(yùn)用需求。

      彈性體乙烯一乙酸乙烯酯(ethylene-，簡稱EVA)是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。它具有優(yōu)秀的抗輻照、耐化學(xué)品等功用，用作電纜的護(hù)套，同樣須參加較多的阻燃劑使具有阻燃性。

交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯(cross-linked polyethylene)是將線型構(gòu)造聚乙烯經(jīng)恰當(dāng)辦法處理后，生成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)的高聚物。它具有優(yōu)秀的耐熱性軟化點(diǎn)為200%)，優(yōu)秀的電絕緣性、耐低溫性和耐化學(xué)性，杰出的耐輻射性，用作電纜的絕緣資料。

      聚烯烴類在聚烯烴類共聚物中參加阻燃資料。可制成無鹵阻燃聚烯烴，用作電纜的護(hù)套。一般，核級電纜用乙丙橡膠作絕緣(也有選用雙層絕緣的，如內(nèi)層EPR外層EVA)，用交聯(lián)橡膠作護(hù)套。這是由于，橡膠類資料在事端環(huán)境的高溫高壓蒸氣試驗(yàn)里，不易發(fā)作持久變形，可保證電纜的正常構(gòu)造，比塑料類資料更為安全。而不用于安全殼內(nèi)的核級電纜的絕緣和護(hù)套首要運(yùn)用熱塑阻燃無鹵素或交聯(lián)阻燃無鹵素資料，如絕緣用XLPE，外護(hù)套用低煙無鹵阻燃聚烯烴，也有用EPR作絕緣并且交聯(lián)橡膠作護(hù)套的。應(yīng)注重的疑問非交聯(lián)型熱塑性資料如聚烯烴類，出產(chǎn)工藝相對簡略，但實(shí)踐運(yùn)用標(biāo)明，此類資料存在著環(huán)境應(yīng)力開裂表象。比如20世紀(jì)8O時(shí)代末，中國核電站進(jìn)LI的一大批電纜，還未運(yùn)用就有一部分發(fā)作了外護(hù)套開裂表象，明顯不能滿足運(yùn)用需求。從一些進(jìn)口電纜的運(yùn)用現(xiàn)狀來看，也有一些在運(yùn)用幾年后，發(fā)作了嚴(yán)峻的外護(hù)套開裂表象，絕緣也有開裂的。這是應(yīng)當(dāng)非常注重的疑問。從核電站的安全需求動(dòng)身，最好選用交聯(lián)型資料，并嚴(yán)厲操控出產(chǎn)工藝。

      其次，要注重資料的耐光功用?，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)沒有充沛思考到電纜的這種敷設(shè)運(yùn)用需求。當(dāng)電纜敷設(shè)于室內(nèi)(外)不行防止的有光照時(shí)，有必要思考這種需求。交聯(lián)聚乙烯的耐光性差，最好選用通過耐紫外線處理的乙丙阻燃橡膠作線芯絕緣。當(dāng)然，也可在敷設(shè)時(shí)采納一些必要的辦法，如不讓線芯絕緣露出。這一點(diǎn)很容易被用戶所忽略。別的，核電纜的運(yùn)用壽數(shù)，本來的規(guī)劃目標(biāo)是40年以上，下一代核電站需求到達(dá)60年，因而，本來的規(guī)劃是不是能滿足運(yùn)用需求，尚有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。怎么延伸電纜的運(yùn)用壽數(shù)，已成為重要的研討課題。低煙無鹵阻燃核電纜，是一種功用水平高、制作難度大的特種電纜，即使是進(jìn)口商品，在運(yùn)用過程中也露出出了不少疑問，有的甚至是很嚴(yán)峻的疑問。怎么處理處理好這些疑問是不能回避的。過火著重電纜料的低煙無鹵阻燃功用是致使電纜商品出現(xiàn)上述疑問的首要癥結(jié)。是不是能夠思考選用低煙低鹵阻燃資料來出產(chǎn)核電站的特種電纜，這是電纜職業(yè)工作者能夠討論的一個(gè)主意。這樣做，能夠下降電纜資料的配方規(guī)劃難度，能夠使出產(chǎn)工藝較易完成，商品質(zhì)量會(huì)更牢靠，在實(shí)踐運(yùn)用上也會(huì)更安全。 結(jié)束語核電站用電纜資料有必要具有低煙無鹵阻燃的功用，并具有核電站固有的工作環(huán)境所需求的耐環(huán)境性。

核級電纜是功用水平高、制作技能難度大的電纜種類，目前出產(chǎn)技能上并未徹底老練，有待于更深化的討論研討。