核級(jí)電纜的種類和性能分析
核級(jí)電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電機(jī)組，所需各類電纜，型號(hào)有100余種，總長(zhǎng)近200萬(wàn)米，價(jià)值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測(cè)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(wú)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(guó)內(nèi)盡管有專門研發(fā)和生產(chǎn)核級(jí)電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出優(yōu)秀的核級(jí)電纜的企業(yè)還在少數(shù)。
核級(jí)電纜特殊性能的要求，使得核級(jí)電纜與一般工業(yè)用電纜相比，最大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無(wú)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(hù)套。
核級(jí)電纜的絕緣和護(hù)套材料，必須采用低煙、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性的的無(wú)鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無(wú)鹵素或交聯(lián)阻燃無(wú)鹵素材料，才能滿足特殊的核安全要求。無(wú)鹵電纜在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，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(huì)使電纜成為火焰蔓延的通道。
無(wú)鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料，在燃燒時(shí)不會(huì)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(wú)鹵阻燃電纜的阻燃機(jī)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?cè)陔娎|燃燒時(shí)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(lái)評(píng)定，它表示試樣在氧氣和氮?dú)獾幕旌衔镏腥紵龝r(shí)所需要的最低含氧量，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(shí)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(shí)，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(shí)間內(nèi)繼續(xù)安全運(yùn)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(duì)電纜撞擊條件下進(jìn)行1000% ，5min燃燒試驗(yàn)，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時(shí)用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中電纜能保持繼續(xù)通電。
美國(guó)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性問(wèn)題。對(duì)于核島用電纜成品，達(dá)到無(wú)鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過(guò)IEC332-3成束燃燒試驗(yàn)，燃燒煙濃度達(dá)到IEC1034-2的技術(shù)要求，燃燒腐蝕性氣體達(dá)到IEC754-2規(guī)定的推薦值的要求，絕緣線芯通過(guò)IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗(yàn)。
耐環(huán)境性
核級(jí)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(jí)電纜常在高溫環(huán)境下工作，因此需要它們具有長(zhǎng)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(yán)酷環(huán)境核級(jí)電纜受到大量射線時(shí)，會(huì)使絕緣和護(hù)套材料變脆，機(jī)械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護(hù)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(jìn)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(jí)電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無(wú)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(jì)壽期內(nèi)的使用壽命等需求。
另外，核級(jí)電纜的使用壽命，原來(lái)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是40年以上，下一代核電站要求達(dá)到60年，因此，原來(lái)的設(shè)計(jì)是否能滿足使用要求，尚有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。如何延長(zhǎng)電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。
低煙無(wú)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(jìn)口產(chǎn)品，在應(yīng)用過(guò)程中也暴露出了不少問(wèn)題，有的甚至是很嚴(yán)重的問(wèn)題。如何處理解決好這些問(wèn)題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來(lái)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(gè)想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設(shè)計(jì)難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)更可靠，在實(shí)際應(yīng)用上也會(huì)更安全。
核級(jí)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)上并未完全成熟，有待于更深入的探討研究。
轉(zhuǎn)載：互聯(lián)網(wǎng)