CN104464924A - 一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，包括导体、绝缘体、绕包带、隔氧层、屏蔽层以及外护套，绝缘体包裹导体后通过绕包带所绕包，隔氧层包裹绕包带，屏蔽层包裹隔氧层，外护套包裹屏蔽层，还包括聚酰亚胺带，该聚酰亚胺带绕包在绝缘体上，在绕包聚酰亚胺带时上一层的一部分地被下一层的一部分所覆盖。耐辐照剂量高的新型核电站安全壳内用电缆。

Description

一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构

技术领域

本发明涉及一种电缆，具体涉及一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构。

背景技术

核电站用电缆的种类很多，通常有两种分类方法：一种是按照电缆的功能分类，包括电力电缆、控制电缆、仪表电缆、通信电缆和补偿电缆等；另一种是按照安全级别分，核电站电缆的安全级别属于1E级，同时应具有40年以上的使用寿命。1E级电缆按照核电站电气系统设备的安全类别又可以分为K1类电缆(耐辐照剂量为850kGy)和K2类电缆(耐辐照剂量为250kGy)。

随着国家对核电事业发展的大力支持，我国核电站采用的技术也在不断更新，因此对于核电站用电缆的要求也日益更新。自从AP1000(大于压水堆核电站)第三代核电技术登上历史的舞台，核电站用电缆又分为安全壳内和安全壳外用电缆，其中安全壳内用电缆除了要满足K1类电缆所有性能要求外，还要满足2750kGy的高辐照剂量要求，以及60年的使用寿命。但随着核电站各种安全级别的提高，对电缆的安全要求也随之提高，特别是耐辐照剂量具有更高的要求，因此，对于电缆的结构、材料以及制备工艺提出了更高的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，包括导体、绝缘体、绕包带、隔氧层、屏蔽层以及外护套，绝缘体包裹导体后通过绕包带所绕包，隔氧层包裹绕包带，屏蔽层包裹隔氧层，外护套包裹屏蔽层，还包括聚酰亚胺带，该聚酰亚胺带绕包在绝缘体上，在绕包聚酰亚胺带时上一层的一部分地被下一层的一部分所覆盖。

优选地，所述绝缘体由内绝缘层和外绝缘层所组成，内绝缘层和外绝缘层均采用乙丙橡胶。

优选地，所述内绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤的乙丙橡胶，外绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤阻燃的乙丙橡胶。

优选地，所述隔氧层为氧指数大于35的低烟无卤高阻燃的隔氧层，该隔氧层采用挤压式模具挤出并包裹在绝缘体上。

优选地，所述聚酰亚胺带的化学结构是以芳香酰亚胺和芳醚为单元的重复。

优选地，所述聚酰亚胺带具有如下参数：

拉伸强度≥21MPa；

断裂伸长率≥125％；

体积电阻率≥1×10¹⁶Ω·cm；

氧指数≥48；

耐辐射性能≥4000kGy。

本发明的优点为：本发明在导体上挤出绝缘后，采用了聚酰亚胺薄带绕包在绝缘体上，既保证了电缆耐辐照性能，又可防止绝缘在长期热老化的情况下发生粘连。本产品适用于核电站安全壳内辐照剂量较高的场合，并且能达到60年的长期使用寿命。产品满足核电站用电缆低烟、无卤、无毒特性，满足RoHS要求。

经试验验证，本发明的电缆已用于CAP1400和华龙一号核电站安全壳。

附图说明

图1为本发明的电缆的结构示意图；

具体实施方式

参照图1，本发明的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，包括导体1、绝缘体2、绕包带3、隔氧层4、屏蔽层5、外护套6以及聚酰亚胺薄带7，下面对各层进行详细地说明：

绝缘体2包裹导体后通过绕包带所绕包。绝缘体2由内绝缘层和外绝缘层所组成，采用双层的绝缘结构，内层保证电缆优质的电气性能，外层保证电缆的机械性能、阻燃和耐辐照性能。内绝缘层和外绝缘层均采用乙丙橡胶，内绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤的乙丙橡胶，外绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤阻燃的乙丙橡胶。采用这种材料的原因在于：由于高分子材料在受到高能射线辐射后，往往容易裂解产生自由基、离子化或与空气中的氧发生反应，导致高分子材料性能劣化。因此，绝缘体2的材料选择摒弃了传统乙丙橡胶配方体系，选用新型配方体系，提高了耐温等级，并且采用辐照方式进行交联，一方面保证了电缆的阻燃性能，另一方面又增强了电缆的耐辐照性能，符合电缆在核电站中的运行环境要求。同时，优质的机械性能也确保了电缆在经受90℃导体温度的热老化过程中，60年的设计寿命。绝缘体2的双层结构在挤出时采用相应的模具和挤压式工艺，能有效保证绝缘线芯的圆整度以及外观的光滑。

本发明电缆中的绝缘体2与传统电缆的绝缘体的实验性能比较如下表：

隔氧层4包裹绕包带3，所述隔氧层为氧指数大于35的低烟无卤高阻燃的隔氧层，该隔氧层采用挤压式模具挤出并包裹在绝缘体上。电缆的燃烧特性主要取决于隔氧层4的性能，不仅需要有很高的氧指数，还必须具备很好的结壳性能，通过反复的比对分析，本发明的隔氧层4优选氧指数大于35的低烟无卤高阻燃隔氧层材料。挤出过程中，采用挤压式模具挤出，目的使隔氧层4紧密的包裹在绕包带3上，进一步对绝缘体2形成紧密包裹，提高了阻燃性能。通过上述材料选择及工艺的保证，电缆在进行试验时，结壳性能非常优越，有效保证整根电缆的骨架结构。

屏蔽层5包裹隔氧层4，屏蔽层5主要用于防止外界的信号对其产生干扰，保护电缆输送的电信号的质量。

外护套6包裹屏蔽层5，外护套6以挤出的形式包裹在屏蔽层5上。外护套6采用的是辐照交联低烟无卤阻燃型乙丙橡胶，与以往的聚烯烃材料相比，材料的耐辐照性能，寿命和机械性能都有了较大程度的提高。通过挤出后进行辐照交联，以保证电缆护套达到良好的性能。下表是本发明中的外护套与传统的外护套的试验结果对比：

聚酰亚胺带7绕包在绝缘体上，在绕包聚酰亚胺带7时上一层的一部分地被下一层的一部分所覆盖。所述聚酰亚胺带7的化学结构是以芳香酰亚胺和芳醚为单元的重复，所述聚酰亚胺带具有如下参数：

拉伸强度≥21MPa；

断裂伸长率≥125％；

体积电阻率≥1×10¹⁶Ω·cm；

氧指数≥48；

耐辐射性能≥4000kGy。

聚酰亚胺的化学结构是以芳香酰亚胺和芳醚为单元的重复，本发明的聚酰亚胺带7具有很好的耐辐照性能，耐辐照剂量达到4000kGy，远高于核电站壳内用电缆所需的2750kGy要求。聚酰亚胺制成薄带，绕包在绝缘层外面，既利用了其良好的耐辐照性能，又可以降低成本。绕包层层之间紧凑、服帖，绕包速度匀称，角度控制适当，有效保证了其50％的搭盖率。

Claims (6)

1.一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，包括导体、绝缘体、绕包带、隔氧层、屏蔽层以及外护套，绝缘体包裹导体后通过绕包带所绕包，隔氧层包裹绕包带，屏蔽层包裹隔氧层，外护套包裹屏蔽层，其特征在于，还包括聚酰亚胺带，该聚酰亚胺带绕包在绝缘体上，在绕包聚酰亚胺带时上一层的一部分地被下一层的一部分所覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，其特征在于，所述绝缘体由内绝缘层和外绝缘层所组成，内绝缘层和外绝缘层均采用乙丙橡胶。

3.根据权利要求2所述的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，其特征在于，所述内绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤的乙丙橡胶，外绝缘层采用的乙丙橡胶为辐照交联低烟无卤阻燃的乙丙橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，其特征在于，所述隔氧层为氧指数大于35的低烟无卤高阻燃的隔氧层，该隔氧层采用挤压式模具挤出并包裹在绝缘体上。

5.根据权利要求1所述的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，其特征在于，所述聚酰亚胺带的化学结构是以芳香酰亚胺和芳醚为单元的重复。

6.根据权利要求1或5所述的一种新型核电站安全壳内用耐高剂量辐照电缆结构，其特征在于，所述聚酰亚胺带具有如下参数：

拉伸强度≥21MPa；

断裂伸长率≥125％；

体积电阻率≥1×10¹⁶Ω·cm；

氧指数≥48；

耐辐射性能≥4000kGy。