電子束輻照加速器在線纜行業的應用

陽云義，鄧哲琪

（桂林國際電線電纜集團有限責任公司，廣西 桂林 541004）

0 引言

輻照加工技術屬于民用非動力核技術領域的高新技術產業，它的應用范圍正逐漸向現代技術前沿和新領域滲透，產生了巨大的經濟效益和社會效益。有數據表明，目前世界輻照加工產品產值正以年百分之二十的速度增長，特別是在發達國家，該行業已頗具規模。如美國九十年代中期輻照產品產值占到了美國總產值的百分之四。輻照加工行業在提高世界科技水平，促進經濟發展，推動高新技術產業化進程中發揮了突出作用[1]。

1 輻照加工技術應用裝置的發展趨勢

目前，輻照加工使用的射線裝置主要有兩種，即釋放γ射線的鈷-60裝置和產生高能電子束的電子加速器。γ輻照和電子束輻照兩大加工手段各有優勢，互為補充。世界發展現狀和趨勢是γ輻照裝置的大型化和集約化發展，電子束裝置則是多元化、高性能化。據統計，目前全世界電子加速器與鈷源數量相比，前者為后者的約4倍，加速器有1300多臺，而鈷-60裝置約為240座。反觀中國，國內輻照加工市場所使用的輻照裝置以前以鈷-60為主。

早些年鈷-60相對廉價，建設費用和運營成本較低，而電子加速器技術含量高，缺少市場化運作模式的產業化基地，從而抑制了加速器的發展。但近年來，以無錫愛邦、中廣核達勝為代表，我國逐步擁有了生產適用于工業加工的加速器的生產廠家；目前我國電子加速器裝置與國家經濟發展規模和社會需求相比，數量上明顯不足，加工規模較小，而且主要集中在中能區（1-3MeV），低能（1MeV以下）大功率輻照加工相對滯后，高能（5-10MeV）近幾年才初步形成生產能力[2]。

“十一五”以來，受國家政策的激勵和體制改革的促進，工業用電子加速器的研制開發和生產技術水平則在急速提高，已形成像中廣核達勝年生產能力40臺以上、無錫愛邦這樣年生產能力達到28臺以上的加速器產業化基地，為輻照加工產業提供了高性價比的重大成套裝備，加速器投資成本已遠低于鈷-60。加速器具有的能量集中、發射功率大、射線利用率高、輻照加工時間短、吸收劑量均勻、安全防護要求簡單、不需定期補充輻照源、能量可調節、投資少、運行成本低、產能大、加工產品多樣等優點，使其輻照加工收益已遠遠超出鈷-60輻照，已成為我國輻照加工技術應用的發展方向和主流。

2 輻照加工工藝的優勢與局限

輻照交聯電纜是通過分子鏈重新組合而形成的大分子立體結構構成的交聯聚乙烯構成。由于它的這種結構，所以自然有以下的優勢：聚烯烴類等高分子材料經過輻照后，使得原來雜亂無章的分子排列成網狀結構，大大提高了材料的穩定性，尤其是提高了耐熱性。

較之于硅烷、紫外光交聯工藝的電纜，輻照交聯電纜耐熱性更高，可以達到125℃、135℃、150℃。且不受顏色限制，沒有掉色的缺點，一致性好。

但對于電壓等級10KV以上(不含10KV)的高壓電纜來說，由于絕緣層較厚，輻照存在不容易照透的弱點。所以，輻照交聯工藝僅限用于10KV及以下的電纜。超過10KV的高壓電纜，目前仍然采用化學干法交聯。

針對集團目前的戰略方向，規劃提出使用電子加速器加工高端家裝線及部分橡膠線的建議。

經輻照加工的線纜具有以下優點：

（1）絕緣耐溫等級提高。交聯電纜的絕緣耐溫等級是105℃，經輻照后的交聯電纜電線可達耐溫150℃。

（2）經輻照后提高了絕緣層的耐油、耐開裂性能。

（3）輻照交聯采用的方式是借助物理方式，并非其它的方式，而且整個交聯/硫化過程沒有水的介入，它的絕緣材料中的水分子含量小于100PPM，絕緣純度較高。所以輻照交聯電纜一些性能比如說電性能、機械性能等方面有良好的性能，使用壽命也很長，可達到住建部新70同建筑壽命標準要求。除了上面提到的特點，電纜還有著重量輕（節約材料）、結構簡單（工藝過程時間短，節約周轉費用）。

（4）加工過程環保，線芯及電纜線導體含水率低，不容易發黑變色，加工后的橡膠線沒有味道，廣泛適用于空調，建基，電焊等行業。無壓力硫化管道，不需要鍋爐，節約維護費用。

（5）用于橡套線時，可減少因長硫化管道引起的廢線問題以及壓力設備故障引起的質量不穩定，初步估計年節約費用百萬以上[3]。

（6）用于塑料線時，因高端家裝線近性能規格的產品原材料價格較現有產品價格優惠，可迅速降低區內外同規格產品成本，有效提高集團相關產品競爭力。

3 2.0MeV電子束輻照特點

優點：功率適中、可用于中小型線纜（橡膠線方面：如YZ3*2.5、YZW3*2.5、及以下規格產品的整體一次硫化；YZ、YC、YH、YCW、YZW、MYQ等150平以下線芯硫化，及成纜后直徑20mm以下橡套線的的護套硫化。塑料線方面：可用于XLPE、VV、VLV、VY、VLY、YJV、YJLV、YJY、YJLY直徑20m以下的線纜交聯。）

3.1 2.0MeV可加工范圍與產品及其占比

表1 加工范圍與產品及其占比（長度單位：KM）

3.2 2.0MeV速度度及加工能力

以6平方以下規格為例子，使用雙進雙出，可達到300×2m/min能力，外徑10~20mm單/多根線纜速度可到100m/min。則按1.3表格計，從橡膠線產能估算，每天三班20小時一年300個工作日算，可加工橡膠類一次處理產品36000KM/年。從塑料線產能估算，BYJ系列速度為600m/min，年產可達216000KM，而XLPE年產可達36000KM[4]。

以10天交貨期為例，初期可將產能按橡線:BYJ:XLPE:其他線芯為5:1:1:3的加工時間進行分配（三班產量，初期建議兩班），其他線芯時間可按市場調節給橡套線與BYJ系列。

3.3 成本對比

表2 成本對比（單位：噸/元）

可以看出塑料系列的料，成本下降較多，體現到產品上，近似規格產品總成本成本當期就可下浮6%左右。而按住建部《建筑用0.6/1kV無鹵低阻燃電纜》和《建筑用750V無鹵低煙阻燃電線》兩個標準，以后建筑用線壽命需提高到70年，而目前只有輻照后的產品才能符合該要求，所以可以得出采用電子束加工工藝，與集團未來幾年發展方向及市場需求增長方向高度一致[5]。

4 結語

從無論從塑料線或橡套線方向來看，使用電子束工藝后，集團在生產過程中可控段增加，按橡線提供的數據，其去年50~60%的廢線由線頭線尾組成，如按250噸廢銅及100噸廢膠計算，則采用電子束硫化工藝后，年可節約50萬元左右，材料成本基本上沒有上漲，導體進水，鼓包，蒸汽硫化過程的發黑現象也會減少。因縮短了不可控長度后，導體的表面圓整度、一致性提高，厚度余量相應減小從而材料得到節約。

國際市場研究機構發布報告稱，2019-2027年全球低煙無鹵電纜市場年復合增長率約為10%。集團作為區行業內龍頭企業，因抓住該機遇，結合橡套線產品分散項目風險，用規模效應與成本、性能優勢迅速占領區內高地，并輻射臨近省份。