核級電纜的種類和性能分析

 核級電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬千瓦級的核電機組，所需各類電纜，型號有100余種，總長近200萬米，價值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測量電纜，通信電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應(yīng)具有普通電纜的一般特性，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)。目前國內(nèi)盡管有專門研發(fā)和生產(chǎn)核級電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出的核級電纜的企業(yè)還在少數(shù)。

    核級電纜特殊性能的要求，使得核級電纜與一般工業(yè)用電纜相比，zui大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無鹵阻燃性普通的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護套。

    核級電纜的絕緣和護套材料，必須采用低煙、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)阻燃無鹵素材料，才能滿足特殊的核安全要求。無鹵電纜在發(fā)生火災(zāi)時，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用，不會使電纜成為火焰蔓延的通道。

    無鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料，在燃燒時不會產(chǎn)生酸性氣體，因而其毒性及腐蝕性大大低于普通PVC電纜。

阻燃性無鹵阻燃電纜的阻燃機理

在不含鹵素的聚合物中加人大量的氫氧化鋁或氫氧化鎂等填充劑，它們在電纜燃燒時釋放結(jié)晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，降低燃燒速度。另外，脫水分解產(chǎn)生的水蒸汽，能稀釋可燃性氣體，產(chǎn)生阻燃效果。聚合物的阻燃性，通常用氧指數(shù)法來評定，它表示試樣在氧氣和氮氣的混合物中燃燒時所需要的zui低含氧量，指數(shù)越大，表示可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指數(shù)(OI)至少為28才具有不燃特性。

耐火特性

當(dāng)人們要求電纜線路在發(fā)生火災(zāi)時能繼續(xù)發(fā)揮作用，并且當(dāng)電纜由于使用上的需要架設(shè)在高危區(qū)域的線路上時，電纜必須具備耐火性能。一旦遇上火警，此種耐火電纜仍能在一定時間內(nèi)繼續(xù)安全運行，為人員及設(shè)備的搶救提供電能。核電纜的耐火性能按使用要求不同，分一般耐火性能要求和特殊耐火性能要求。特殊耐火性能要求為：在對電纜撞擊條件下進行1000% ，5min燃燒試驗，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個試驗過程中電纜能保持繼續(xù)通電。
美國1974年制訂IEEE383電纜標(biāo)準(zhǔn)后，年發(fā)生核電廠電纜著火延燃事故，促使人們重視難燃性試驗標(biāo)準(zhǔn)的嚴格性問題。對于核島用電纜成品，達到無鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過IEC332-3成束燃燒試驗，燃燒煙濃度達到IEC1034-2的技術(shù)要求，燃燒腐蝕性氣體達到IEC754-2規(guī)定的推薦值的要求，絕緣線芯通過IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗。

耐環(huán)境性

核級電纜用材料必須具有核電站固有工作環(huán)境所要求的耐環(huán)境性，即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。

耐熱性

由于核級電纜常在高溫環(huán)境下工作，因此需要它們具有長期耐熱使用性能，要選用耐熱性滿足要求的聚合物，并可讓電纜具有四十年以上的使用壽命。

耐輻照性

緩和環(huán)境，嚴酷環(huán)境核級電纜受到大量射線時，會使絕緣和護套材料變脆，機械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護套材料，必須具有優(yōu)良的耐輻照性。

各種不同的高聚物，其耐輻照性能不同。人們通常在高聚物里添加抗輻照劑，改進其耐輻照性能。有關(guān)電纜的耐L0CA性，不同核電站的要求也不相同。

    綜上所述，核級電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無鹵、低煙、阻燃的特性，并滿足根據(jù)其在敷設(shè)區(qū)域的正常和事故環(huán)境下完成安全功能所必需的性能要求，也就是須滿足耐地震、耐正常和事故工況的--射線照射、耐LOCA/HELB事故工況的環(huán)境、工作溫度下具有電站設(shè)計壽期內(nèi)的使用壽命等需求。

    另外，核級電纜的使用壽命，原來的設(shè)計指標(biāo)是40年以上，下一代核電站要求達到60年，因此，原來的設(shè)計是否能滿足使用要求，尚有待于進一步的實驗驗證。如何延長電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。

    低煙無鹵阻燃核電纜，是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜，即使是進口產(chǎn)品，在應(yīng)用過程中也暴露出了不少問題，有的甚至是很嚴重的問題。如何處理解決好這些問題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來生產(chǎn)核電站的特種電纜，這是電纜行業(yè)工作者可以探討的一個想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設(shè)計難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會更可靠，在實際應(yīng)用上也會更安全。

    核級電纜是性能水平高、制造技術(shù)難度大的電纜品種，目前生產(chǎn)技術(shù)上并未*成熟，有待于更深入的探討研究。