摘要：在調研國際上核電廠安全殼内儀控電纜老化(huà)管理(lǐ)文獻資料的(de)基礎上，介紹了(le)儀控電纜的(de)組成及老化(huà)機理(lǐ)，叙述了(le)儀控電纜的(de)環境鑒定、狀态監測、壽命評估等方面的(de)内容，希望對(duì)國内開展此項工作有所幫助。
儀控；電纜；老化(huà)；安全殼；核電廠
随著(zhe)核電廠數量的(de)增加及運行時(shí)間的(de)延長(cháng)，核電廠設備的(de)老化(huà)效應越來(lái)越引起人(rén)們的(de)關注，如何對(duì)核電廠的(de)老化(huà)實施有效管理(lǐ)、确保在役核電廠的(de)安全性和(hé)可(kě)靠性，引起了(le)國際原子能機構（IAEA）和(hé)世界核電大(dà)國的(de)嚴重關注，并已開展了(le)廣泛的(de)工作。作爲核電廠安全重要部件之一，安全殼内儀表與控制電纜的(de)老化(huà)評估與管理(lǐ)也(yě)得(de)到了(le)深入的(de)研究，取得(de)了(le)較多(duō)的(de)研究成果。IAEA和(hé)國際主要核能機構已發表了(le)不少專題報告[1]-[4]。
我國的(de)秦山、大(dà)亞灣核電廠投入運行已有10多(duō)年的(de)曆史，雖然運行時(shí)間不是很長(cháng)，但已面臨安全殼内儀控電纜的(de)老化(huà)問題，随著(zhe)服役時(shí)間的(de)增加，這(zhè)一問題會更加突出。目前，國内還(hái)沒有對(duì)安全殼内儀控電纜老化(huà)評估及壽命管理(lǐ)的(de)系統研究，筆者在相關文獻資料的(de)基礎上，介紹核電廠安全殼内儀控電纜老化(huà)管理(lǐ)的(de)内容，以期對(duì)開展這(zhè)項工作有所幫助。
1儀控電纜及其使用(yòng)環境
核電廠包含了(le)成千上萬公裏不同型号及規格的(de)電纜，這(zhè)些電纜構成了(le)中壓動力回路、低壓動力回路、控制回路、儀表回路、接地回路等，表1爲雙機組核電廠各種回路的(de)分(fēn)布情況
1.1儀控電纜的(de)用(yòng)途及組成
儀表電纜是一種低壓、低容量的(de)電纜，連接各種各樣的(de)變送器、傳感器，傳輸數字或模拟信号；控制電纜也(yě)是低壓、低容量的(de)，應用(yòng)于控制開關、泵、閥門等的(de)操作機構、繼電器和(hé)接觸器的(de)控制回路。
構成儀控電纜的(de)主要部分(fēn)有：導體、絕緣材料、屏蔽、護套、多(duō)芯導體間的(de)填充物(wù)、外部包紮帶。所謂電纜的(de)老化(huà)，指的(de)是電纜結構中有機材料的(de)老化(huà)。雖然填充物(wù)和(hé)外部包紮帶也(yě)是有機物(wù)，但對(duì)電纜老化(huà)的(de)影(yǐng)響并不大(dà)，因此，研究的(de)重點是針對(duì)絕緣材料和(hé)護套。
電纜所使用(yòng)的(de)絕緣體和(hé)護套的(de)組成是由一些添加劑和(hé)填料合成的(de)聚合材料，在核電廠中，儀控回路使用(yòng)乙烯基、丙烯基合成的(de)橡膠，玻璃纖維，以及以氯磺化(huà)聚乙烯、聚乙亞胺等爲絕緣材料的(de)電纜。
1.2儀控電纜的(de)工作環境
安全殼内部儀控電纜放置在不同的(de)使用(yòng)環境下(xià)，最重要的(de)影(yǐng)響因素是自然環境，主要是有氧氣存在時(shí)溫度、濕度、核輻照(zhào)的(de)影(yǐng)響，溫度、濕度、核輻照(zhào)的(de)值應從設計文件中取得(de)。
在正常運行情況下(xià)，安全殼内不會受到濕度的(de)影(yǐng)響。輻照(zhào)的(de)影(yǐng)響可(kě)從相關技術數據中獲得(de)，在40年時(shí)間内，正常運行情況下(xià)，安全殼内輻照(zhào)的(de)最大(dà)累計值爲3×107rad。安全殼内的(de)儀控電纜一般不會受到震動的(de)影(yǐng)響，除非有特殊要求，否則，不考慮由于震動引起的(de)老化(huà)問題[5]。
2電纜的(de)老化(huà)機理(lǐ)
在現場(chǎng)環境下(xià)，電纜的(de)絕緣和(hé)護套等聚合物(wù)材料随著(zhe)時(shí)間的(de)推移會發生各種緩慢(màn)的(de)、不可(kě)逆的(de)化(huà)學變化(huà)和(hé)物(wù)理(lǐ)變化(huà)，這(zhè)些變化(huà)就是電纜的(de)老化(huà)過程。從宏觀上來(lái)看，表現爲材料的(de)延伸率降低，即材料的(de)抗拉強度減弱；護套材料的(de)硬度或抗壓模量增大(dà)；材料的(de)密度增加；電氣性能改變(如介質損耗增加)。
電纜的(de)老化(huà)機理(lǐ)可(kě)分(fēn)爲影(yǐng)響分(fēn)子結構的(de)化(huà)學老化(huà)機理(lǐ)和(hé)影(yǐng)響材料混合物(wù)成分(fēn)的(de)物(wù)理(lǐ)老化(huà)機理(lǐ)。
2.1化(huà)學老化(huà)機理(lǐ)
（1）高(gāo)分(fēn)子鏈斷裂：一個(gè)高(gāo)分(fēn)子鏈斷裂爲2個(gè)或多(duō)個(gè)新鏈，一般爲烷氧基或過氧化(huà)根斷鏈，導緻物(wù)質性質的(de)改變。
（2）交聯反應：在2個(gè)相鄰高(gāo)分(fēn)子間共價鍵的(de)結構發生交聯，使原先物(wù)質的(de)有效成分(fēn)減少。
（3）氧化(huà)反應：這(zhè)是一種自由基的(de)鏈式反應，在氧化(huà)反應開始階段，在溫度和(hé)輻照(zhào)的(de)影(yǐng)響下(xià)，由于共價鍵的(de)斷裂而産生反應性物(wù)質，即自由基，氧化(huà)反應既導緻斷鏈，又生成交聯，這(zhè)取決于氧化(huà)鏈式反應過程中各階段的(de)分(fēn)子運動情況，它随著(zhe)聚合物(wù)中添加劑的(de)不同而不同。
（4）氧擴散控制過程：聚合材料中自由基的(de)初速率大(dà)于溶解氧擴散的(de)速率時(shí)，老化(huà)快(kuài)慢(màn)由氧擴散來(lái)控制。
（5）協同效應：當各個(gè)環境因素的(de)綜合影(yǐng)響大(dà)于其各個(gè)單一影(yǐng)響之和(hé)時(shí)，會産生這(zhè)種效應，如對(duì)聚合物(wù)而言，既受熱(rè)，又受到輻照(zhào)。
2.2物(wù)理(lǐ)老化(huà)機理(lǐ)
（1）增塑劑蒸發：材料表面的(de)增塑劑向周圍的(de)空氣中揮發，其留下(xià)的(de)空隙又被由材料的(de)核心向表面擴散的(de)增塑劑所填塞，這(zhè)2種揮發和(hé)填塞的(de)分(fēn)子運動并存，強弱由溫度所決定。
（2）增塑劑遷移：在使用(yòng)增塑材料的(de)多(duō)層電纜中，增塑劑在不同材料層間遷移，直到各層材料中的(de)增塑劑達到均衡狀态。