JP2017527964A5 - - Google Patents

Description

一つの実施形態に従って、原子炉環境のためのケーブルは、一つ以上の導体、一つ以上の導体を取り囲む縦添えされた波形シールド及び縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含む。ケーブルは、使用中に約５，０００ボルトから約６８，０００ボルトを伝導し、耐放射線性及び耐熱性である。ケーブルは、ＩＥＥＥ ３２３に従って測定される場合に約４０年以上の寿命を有している。

別の実施形態に従って、原子炉環境のためのケーブルは、一つ以上の導体、一つ以上の導体を取り囲む絶縁層、絶縁層を取り囲む縦添えされた波形シールド及び縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含む。ケーブルは、使用中に約５，０００ボルトから約６８，０００ボルトを伝導する。ケーブルは、熱及び約１００ＭＲａｄｓの放射線で、約４０年以上の年まで人工時効した後で実質的に亀裂がない。

別の実施形態に従って、原子炉環境のためのケーブルは、一つ以上の導体、一つ以上の導体を取り囲む縦添えされた波形シールド及び縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含む。ケーブルは、使用中に約５，０００ボルトから約６８，０００ボルトを伝導し、約２４時間の間に約１８０℃で、且つ約１００ＭＲａｄの放射線でケーブルを約４０年以上の年まで人工時効した後で構造的且つ機能的な完全性を維持している。

原子炉環境での使用を対象とした電力ケーブルなどのケーブルは、電気的機能及び構造的完全性を維持するために、様々な厳格な設計及び機能要件を満たさなければならない。例えば、原子炉内での使用に適したケーブルは、熱、放射線、湿気、振動または圧力の一つ以上に対して抵抗力を有することができ、約４０年以上の、及び特定の実施形態においては、約６０年以上の寿命を有することができる。原子炉環境での使用に適したケーブルは、中央のコアに一つ以上の導体、一つ以上の導体を取り囲む絶縁層、絶縁層を取り囲む縦添えされたシールド及び縦添えされたシールドを取り囲むジャケット層を含むことができる。

特定の実施形態に従って、原子炉環境での使用のためのケーブルは、縦添えされたシールドを含むことができる。縦添えされたシールドの使用は、そのようなシールドがないか、または、代わりのシールド設計を有する同一のケーブルと比較したとき、原子炉環境の高熱及び放射線に起因したストレスを受けるケーブルの構造的及び機能的な完全性を改善することができる。例えば、原子炉の異常な高熱は、らせん状に適用されたテープシールドを有するケーブルに、早すぎる分裂、または破裂を引き起すことができ、ケーブルの内部を損傷するように暴露する。そのような損傷は、ケーブルの構造及び機能を弱めることができ、追加のデブリを生み出すことによる原子力事故の事象において特に危険であり得る。加えて、分裂したテープの鋭い端部は、ジャケットまたは周囲の環境をさらに損傷し得る。これに対して、縦添えされたシールドは、原子力環境の放射線及び熱に安定であり得、ケーブルの期待される４０年以上の寿命にわたってさえ劣化及びテープの分裂に抵抗することができる。追加の利点は、縦添えされたシールドは、酸化がケーブルを細くすることを防ぐ連続的な表面領域を含むことができるということである。

縦添えされたシールドは、例えば、銅または銅合金などの非磁性（または反磁性）材料などのあらゆる適当な材料から構成されることができる。縦添えされたシールドの重複は、導体の標準寸法に応じて変更することができる。重複は、シールドがケーブルの導体及び絶縁層に対して包まれるときに、縦添えされたシールドの一端部が反対端部にわたって通過する量によって、一般的に定義される。例えば、１／０ ＡＷＧケーブルに対して適切な重複は、特定の実施形態において約０．１５インチ以上、特定の実施形態において約０．２０インチ以上または特定の実施形態において約０．２５インチ以上であり得る。理解できるように、縦添えされたシールドは、特定の実施形態において、適切な被覆工程を介して酸化及び腐食からさらに保護され得る。特定の実施形態において、縦添えされたシールドは、例えば、シールドへの腐食及び酸化の損傷を防ぐために、外層としてのスズの薄層をシールドへ適用するスズメッキ工程を介して保護され得る。これは、ケーブルの狭細及び損傷を避ける助けとなり得る。

特定の実施形態において、縦添えされたシールドは、縦添えされた波形シールドを形成するように波形をつけることができる。そのような波形は、非波形の縦添えされたシールドに対して、増大した柔軟性及び機械的強度を含むさらに改善された特性を提供することができる。

特定の実施形態に従って、適切なジャケット層は、縦添えされたシールドを取り囲むように含まれ得る。ジャケット層は、原子炉環境で見出される高熱、放射線及び圧力への抵抗を支援することができる。特定の実施形態において、ジャケット層は、例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度、高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレンなどを含む）、エチレン酢酸ビニルなどのエチレン含有ポリマー、及びポリプロピレン、マレイン化ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリヘキサレン（ｐｏｌｙｈｅｘａｌｅｎｅ）、ポリオクタン（ｐｏｌｙｏｃｔｅｎｅ）並びにそれらの共重合体、混合物またはブレンドを含む架橋ポリオレフィンから形成され得る。

導体シールド及びテープシールドを含む原子炉環境での使用に適したケーブルが図１に示されている。図１で示すように、ケーブル１００は一つ以上の導体１０１、導体シールド１１５、絶縁層１２０、絶縁シールド１２５、縦添えされたシールド１３０及びジャケット層１３５を含む。特定の実施形態に従って、そのようなケーブル１００を製造する方法は、一つ以上の導体１０１を提供するステップ、一つ以上の導体１０１に沿って長軸方向のシールド１３０を適用するステップ、縦添えされた波形シールドを形成するために長軸方向のシールド１３０に波形をつけるステップ、縦添えされた波形シールドのまわりにジャケット層１３５を適用するステップ、及びジャケット層１３５を硬化させるステップを含み得る。

［実施例］
図２は、冷却材損失事故をシミュレーションする設計基準事象（「ＤＢＥ」）試験を説明しているグラフを示している。グラフは、複数の導体、導体シールド、絶縁層、絶縁シールド、縦添えされた波形シールド及び架橋ポリオレフィン（ＸＬＰＯ）ジャケット層を含む原子炉環境での使用に適した１５ｋＶ ケーブルの試験を示している。ケーブルは事前に、約６０年の寿命まで人工的に時効され、２３０ＭＲａｄの放射線または３５０ＭＲａｄの放射線を受けた。図２で示されたように、ホウ酸溶液に浸漬されると同時に、ケーブルは高温及び圧力を受ける。試験後、ケーブルは構造的且つ機能的に動作可能に維持されている。

Claims (20)

1. 原子炉環境のためのケーブルであって、
   一つ以上の導体、
   前記一つ以上の導体を取り囲む縦添えされた波形シールド、及び
   前記縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含み、
   前記ケーブルは、使用中に５，０００ボルトから６８，０００ボルトを伝導し、耐放射線性及び耐熱性であり、ＩＥＥＥ ３２３に従って測定される場合に４０年以上の寿命を備えている、ケーブル。
2. 使用中に１５，０００ボルトを伝導する、請求項１に記載のケーブル。
3. 前記導体は、９０℃以上の温度で、４０年以上にわたり、実質的に連続して機能している、請求項１に記載のケーブル。
4. 冷却剤損失事故をシミュレーションする設計基準事象の後で、ＩＥＥＥ ３８３の要件に合格する、請求項１に記載のケーブル。
5. 前記設計基準事象は、１年の間のホウ酸溶液への浸漬を含み、前記ホウ酸は５０℃から２０５℃で維持されている、請求項４に記載のケーブル。
6. 前記設計基準事象に先立ち、４０年以上の原子炉寿命をシミュレーションするために、１００ＭＲａｄ以上の放射線に曝される、請求項４に記載のケーブル。
7. 前記１００ＭＲａｄ以上の放射線は、一つ以上のガンマ放射線及びベータ放射線を含む、請求項６に記載のケーブル。
8. 前記架橋ポリオレフィンジャケットは、ポリエチレン及びエチレン酢酸ビニルを含む一つ以上のエチレン含有ポリマーを含む、請求項１に記載のケーブル。
9. ＩＥＥＥ １２０２の垂直トレイ燃焼試験に合格する、請求項１に記載のケーブル。
10. 前記縦添えされた波形シールドは、銅または銅合金を含む金属材料から形成されている、請求項１に記載のケーブル。
11. 前記縦添えされた波形シールドは、０．２５インチ以上の重複を含む、請求項１に記載のケーブル。
12. 前記縦添えされた波形シールドは、スズを含む外層をさらに含む、請求項１に記載のケーブル。
13. 前記一つ以上の導体を取り囲む絶縁層をさらに含み、前記絶縁層はエチレン−プロピレンゴムを含む、請求項１に記載のケーブル。
14. 前記一つ以上の導体を取り囲む導体シールド及び前記絶縁層を取り囲む絶縁シールドをさらに含む、請求項１３に記載のケーブル。
15. 前記縦添えされた波形シールドは、２４時間、１８０℃での人工時効の後で、実質的に亀裂がない、請求項１に記載のケーブル。
16. 前記寿命が６０年以上である、請求項１に記載のケーブル。
17. 前記ジャケット層は放射線硬化されている、請求項１に記載のケーブル。
18. 一つ以上の請求項１に記載のケーブルを含む、原子炉。
19. 原子炉環境のためのケーブルであって、
    一つ以上の導体、
    前記一つ以上の導体を取り囲む絶縁層、
    前記絶縁層を取り囲む縦添えされた波形シールド、及び
    前記縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含み、
    前記ケーブルは、使用中に５，０００ボルトから６８，０００ボルトを伝導し、熱及び１００ＭＲａｄｓの放射線で前記ケーブルを４０年以上の年まで人工時効した後で実質的に亀裂のない、ケーブル。
20. 原子炉環境のためのケーブルであって、
    一つ以上の導体、
    前記一つ以上の導体を取り囲む縦添えされた波形シールド、及び
    前記縦添えされた波形シールドを取り囲む架橋ポリオレフィンジャケット層を含み、
    前記ケーブルは、使用中に５，０００ボルトから６８，０００ボルトを伝導し、２４時間の間に１８０℃で、且つ１００ＭＲａｄの放射線で４０年以上の年まで前記ケーブルを人工時効した後で構造的及び機能的な完全性を維持している、ケーブル。