Degradation mechanisms of Silicone Rubber (SiR) by accelerated ageing for cables of nuclear power plant

原子力発電所用ケーブルとして使われているシリコーンゴムの劣化機構

島田 明彦; 杉本 雅樹; 工藤 久明*; 田村 清俊*; 瀬口 忠男*

Shimada, Akihiko; Sugimoto, Masaki; Kudo, Hisaaki*; Tamura, Kiyotoshi*; Seguchi, Tadao*

シリコーンゴム(SiR)は、原子力発電所用ケーブルの絶縁材として用いられている。本研究では、原子力発電所用ケーブル絶縁材と同じ組成のシート状SiRを試料として選定し、最大235C、及び最大1kGy/h、195Cの環境下、空気中で熱劣化,放射線劣化をさせた。熱劣化に関しては、併せて、真空中での劣化も行った。劣化済みのSiRの特性を引張試験,ゲル分率測定,重量測定により調べた。空気中で劣化させたSiRは、熱劣化,放射線劣化のいずれにおいても、劣化と共に、破断時伸び、破断時強度が低下し、弾性率が上昇することが分かった。真空中でも劣化と共に特性が変化するが、空気中に比べて破断時強度の低下が著しく、また、弾性率の上昇が緩やかであることが分かった。これらの結果や文献調査などから、空気中及び真空中のSiRの放射線劣化は、放射線によってSiRの架橋部分が切断された後、酸素が存在する(空気中の)場合は酸素原子による架橋が生じるが、酸素が存在しない(真空中の)場合は架橋部分が切断されたままになるという劣化メカニズムで説明できることがわかった。

The thermal and radiation ageing behaviors and degradation mechanisms of SiR for the cable insulation of nuclear power plants were studied. The thermal ageing and radiation ageing in air were conducted up to 235C and 195C, respectively. The dose rate of radiation ageing is 1 kGy/h. Thermal ageing in vacuum as well as in air was also conducted. The degraded SiR is evaluated by tensile test, gel fraction measurement, swelling ratio measurement and weight measurement, and then the results are analyzed. It is appeared that the radiation degradation of SiR at high temperature is much more severe than that of SiR at low temperature at the same dose. Focusing on the molecular structure, it is supposed that crosslinking reagents which are included in SiR are removed, oxygen atom is attached instead of the reagents and new crosslinking is foamed. Their behaviors are different from the polymer of hydrocarbon.