Irradiation condition on accelerated ageing test of cable designed for nuclear power plants

原子力発電所用ケーブルの加速劣化試験における照射条件

島田 明彦; 工藤 久明*; 出崎 亮; 大島 武; 田村 清俊; 瀬口 忠男*

Shimada, Akihiko; Kudo, Hisaaki*; Idesaki, Akira; Oshima, Takeshi; Tamura, Kiyotoshi; Seguchi, Tadao*

原子力発電所で使われるケーブル絶縁材料の寿命評価は、安全な稼働のために、非常に重要である。現在、ケーブルの寿命評価は、実環境に比べて高温,高線量率下で行われている。この場合、われわれは、適切な線量率を選ぶ必要がある。その際に重要なことは、実環境と同じように、照射中は常に高分子樹脂のケーブル絶縁材が均一に酸化されることである。高分子樹脂の酸化深さは、線量率と、酸素の樹脂中の拡散係数によって決まる。もし、照射温度を上げることにより酸素の拡散係数が上昇するならば、高線量率での照射が可能となる。そこで、ケーブル絶縁材料として用いられる、XLPE, EPR, PVC, SiRについて、線量率と照射温度の関係を調べた。照射はコバルト60の線を用い、線量率は、最大1kGy/hとした。照射による劣化度合いを引っ張り試験,ゲル分率・膨潤比測定,SEM-EDS,FT-IRによって調べた。ゲル分率・膨潤比測定では、常温放射線照射で、SiRはほぼ均一に劣化していたが、EPRは表面がより激しく劣化しており、材質による劣化挙動の違いを示すことができた。

The lifetime evaluation of cable insulation used in nuclear power plants is very important for their safety running. In the present, the evaluation of cable lifetime is performed under the higher dose rate of radiation and elevated temperatures compared to actual conditions. In that case, we need to select the reasonable dose rate. One of the important points is the homogeneous oxidation throughout insulation polymer materials during irradiation for the equivalent oxidation with the real ageing condition. The oxidation depth of polymer material depends on the dose rate and oxygen diffusion coefficient into polymer material. Then, the dose rate could be increased if the diffusion coefficient was increased by increasing the irradiation temperature. The relations between dose rate and irradiation temperature were studied on XLPE, EPR, PVC and SiR for cable insulation. These materials are irradiated with cobalt 60 -rays at dose rates up to 1 kGy/h under elevated temperature. The irradiation effects were analyzed by tensile test, change of swelling ratio and gel fraction, SEM-EDS, and FT-IR.