改進核級電纜材料對核電運行安全性的影響

王巧云 戴永拓 吳春紅 佘榮 汪盛昌 曹玉呈

摘? 要：核電具有安全和清潔的特性，目前在很多國家備受關注，因此在國內和國外的發展也是非常迅速的，并且核電站建設也很快。文章通過對核級電纜的結構和性能要求的介紹，提出可改進核級電纜材料的詳細措施，其目的是為了保證核電在整個運行過程中的安全性。

關鍵詞：核級電纜材料;核電運行;安全性

在過去的核電使用中，確實發生過幾起震撼世界的核電泄露的大事件，不僅對生命安全造成了威脅，還嚴重破壞了生態平衡。因此，世界各國都需要重視核電運行的安全性。而與核電安全性有直接關系的因素是核級電纜材料，在核電站的使用過程，以及發展進程中，一定要對其做出科學化的改進，在電纜性能提升的基礎之上，最大限度的滿足核電在整個運行當中的條件，盡量預防發生“核” 事故。

1核級電纜結構特點

核級電纜依據不同的使用方法分為：核級控制、核級儀表以及核級低壓等電纜。核級電纜的組成成分與核級電纜使用的范疇有關，毎一種電纜由內到外的結構依次為導體、絕緣層、護套層，不僅控制電纜包含屏蔽層，儀表電纜也包含屏蔽層，根據實際核電運行的需求，核級控制電纜所采用的材質為銅導體。電纜線芯選用2?37芯，并在屏蔽層的位置選用鋁箔或銅箔來實現屏蔽作用。核級儀表電纜選用2?4芯做為線芯，并在屏蔽層多添加了銅絲加以屏蔽，對核電儀表的使用起著一定幫助：核級低壓電纜通常選用銅和鋁作為導體，且電纜芯數1?5，不再設置屏蔽層，與前兩種相比較，核級電纜屬于較為低的類型。

2核級電纜的性能要求

核級電纜與民用電纜的使用存在著一定的區別。要滿足核電運行的安全性，必須要求其電纜具有更高標準的耐用性和穩定性。在對核級電纜的制造中，必須符合電纜絕緣層的要求和護套層材質的要求。按照核級電纜制造的倒標、部標. 為了打造出更高質量的核級電纜，需采用1EC的使用，并結合更高標準來設計核級電。而為了更好地達到1E的核級電纜的標準性能，需做層層把關。嚴格依據相關的要求，對核級電纜進行周密設計，嚴格控制選取材料和工藝制造的環節，從而對生產質量的穩定性也有所提高。另外，還需對質量合格的電纜進行鑒定，淘汰不合格的電纜，做到通過質檢的核級電纜均能達符合國際核級電纜標準，進而能保證核級電纜在電力能源的運輸中，起到更穩定的效果。在對核級電纜質檢的過程中，質檢的項點包括：絕緣，護套材料，耐熱性，壽命周期、輻照實驗等，對核級電纜性能的使用起著保護作用。

3對核級電纜材料安全性能的改進

3.1導體導電性能的改進

銀的1.65×10 Ω·m略低于銅導體1.75×10 Ω·m 的電阻率值，但銀在價格方面遠高于銅，因此，從經濟的角度來看，核級電纜更偏重于銅材質的選取，并在中大規模的工業生產中廣泛得到應用。但是，在民用電纜的使用當中，通常鋁導體占據很大的比例，尤其是核級電纜被選用的幾率是很小的，主要是因為在導電的性能方面，鋁導體與銅導體差距是很大的，從對電纜導電性需求來看，倘若要選擇鋁導體這種材質，就必須使導體的橫截面積增大，而由于電纜外徑的增大，最終就會導致核級電纜的機械性能降低，以及實際鋪設的應用方面受到一定的影響。由于核級電纜使用周期增加，其導電性能就會逐漸下降 ，對電纜進行取樣來做實驗，不難發現在電纜使用的過程中，會在其表面有一層銅綠 （CU（OH）CO）的膜層逐漸形成，使得電纜導電性降低。我國核電站大多數都是在海邊的位置建設的，由于海水的主要成分是鹽，加上潮濕的環境所造成的影響，鹽就會與銅導體產生化學反應，在電纜的表面形成一層銅綠。因此，要對核級電纜導體做進一步的改進，就必須解決銅綠對銅導體的導電性能產生的不良影響。經過技術人員的研究，不難發現，在核級電纜的表面層鍍上錫，是可防止鹽分和銅形成化學反應的。最終也提升了電纜的導電性能。錫能快速阻止銅導體產生氧化反應，這一點是選擇鍍錫的主要原因，不僅保證了電纜的安全性能和機械性能，還對電纜的散熱性有所提高。而6kV 電纜會與錫層發生化學反應，對其安全性能有一定的阻礙，因此通常只要求選取50mm2的銅導體，然后對其表面進行鍍錫，這已經得到了國家核電相關部門的認可，也是目前廣泛推廣的技術之一。

3.2 改進絕緣層各項性能

核級電纜中較為重要的環節是絕緣，只有核級電纜的絕緣得到有效的處理，才能降低核電泄露的問題，確保核電使用的安全性。在核級電纜性能改進的時候，必須依據標準對其特性，包括煙密度性、毒性以及腐蝕性等進行設計。核級電纜在煙密度方面要求很高，這是由于煙密度所含的關鍵物質為氯化物，因此在選擇絕緣層材料的時候，要選用無氯材料，使得煙密度逐漸降低。電纜所產生的有害物質，是由于氯化物經過揮發以后所形成的，因此，對核級電纜設計需要考慮剔除氯化物，保證在電纜絕緣層的表面不出現氯化物。提高核級電纜的阻燃性，主要是為了在發生火災的時候，不會造成核級電纜的火勢蔓延，以及火勢的不斷擴散，在設計核級電纜的絕緣層的時候，一定要把阻燃性考慮到位，才能降低發生火災的時候，導致核電運輸的損失問題。在核電站里，核級電纜在不同的高溫下使用的時候，一定要確保絕緣材料具有耐熱的性能，尤其是設計人員需選用科學方法把絕緣材料和氧氣產生的化學應的概率值降低，確保核電運行安全性更加穩定。通常，在選用添加抗氧劑的時候，一定要保證核級電纜的耐熱性持久性更長。另外，還需合理改進電纜絕緣層的加工工藝要。由于核級電纜中的無氯聚烯烴，其填充量是非常大的，且加工粘度也很高，尤其是在加工的時候，所用到的剪切力度十分大，極易造成一部分物質被分解，因此在對絕緣層的整個加工中，在確保塑化的前提下盡量使加工溫度得到降低。

3.3改進護套層防護

核級電纜的最外面一層是護套層，該層對電纜導體和絕緣體這兩部分都起著一定的保護效果。而護套層在設計方面的要求遠不如絕緣層高，有機械性和阻燃性的性能存在。目前，核級電纜的防護層受到一些影響，如核級電纜有發霉現象的存在。如秦山的某核電站.就發生過電纜發霉的問題，對其調查發現，該電纜鋪設時間已經超過10年之久。對于整體的質量來說，是沒有發霉問題存在的，但是通過抽樣檢查卻發現，整個護套層有很多霉斑覆蓋在表面，就是做了除掉霉斑的處理，也會在護套層上留下一些霉斑的痕跡，導致護套層的防護功能下降，從而使核級電纜壽命縮短。依據發霉的原理，可采取以下的方式進行處理：

（1）對引起電纜發毒的霉菌類別進行區分進行辨別，并采取除霉的措施對電纜進行處理，如使用殺毒劑，這只有在短時間起到防霉的效果，但不能防止霉菌的再次發生。

（2）核電電纜的環境需要進行定期清潔，如環境的通風和換氣，對核電站內的空間含有的高濕度進行替換，還有對核電站四周有可能出現的一些腐爛物做清潔處理，從根本的源頭阻止霉菌的產生，最終做到提高護套層的穩定性能。

（3）用低溫和干燥的方法來預防電纜護套層的表面產生霉菌，以及對護套層的侵蝕，以確保核級電纜的質量更加穩定。

本文對核級電纜的材料使用情況、導體導電性能的改進、絕緣層各項性能的改進，以及護套層防護的改進方法等做了詳細的闡述，從安全性的角度對核級電纜提出了寶貴的改進意見，為廣大讀者提供更多的參考。

參考文獻

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作者簡介：

王巧云（1983-），工程師，江蘇賽德電氣有限公司總經理。