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(yán)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(yán)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(yán)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)上并未完全成熟,有待于更深入的探討研究。