Radiation and thermal ageing studies of silicone rubber (SiR) used in cable insulation in nuclear power plants

原子力発電所のケーブル絶縁材として使われているシリコンゴムの熱・放射線劣化に関する研究

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

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

原子力発電所用ケーブル絶縁材として広く使われているシリコンゴムの劣化挙動を解明するため、厚さ0.5mm及び2mmのシート状のシリコンゴムの試料を熱と放射線に曝し、劣化指標となる引張試験の破断時伸び、並びに溶媒に対するゲル分率と膨潤比を調べた。劣化条件の妥当性を調べるため、235Cの空気中で800時間熱劣化させた試料、並びに線量率1kGy/hで800kGyまで放射線劣化させた試料を作製し、サンプルの厚さの影響を調べたところ、2mm厚のシート試料は、熱や放射線により均一に劣化することがわかった。そこで、実際のケーブル敷設環境を模擬する際に問題となる劣化条件の順序効果を、熱劣化と放射線劣化を同時に行う「同時法」、熱劣化させた後放射線劣化させる「逐次法」、及び放射線劣化させた後熱劣化させる「逆逐次法」により調べたところ、同時法,逐次法,逆逐次法の順で劣化しなくなることが初めて解明された。本研究は、経済産業省原子力安全・保安院からの受託研究として行った成果である。

Silicone rubber (SiR) is used widely in cable insulation in nuclear power plants. SiR sheets with different formulation were examined on the two points, specimen's thickness and thermal and radiation combined accelerated ageing. The 0.5 and 2 mm thick sheets were aged by thermal at up to 235C and Co rays radiation with 1 kGy/h up to 800 kGy. The degradation was measured by tensile testing and gel fraction and swelling experiments. For check the distribution of degradation in depth of sheet, the 2 mm sheet sample was sliced by 0.3 mm thickness after ageing. The results indicated that the degradation progressed uniformly throughout the 2 mm thick sheet. For the ageing combination, the degradation by three different combinations was examined, that is, (a) simultaneous ageing, (b) thermal and radiation sequential ageing, and (c) radiation and thermal reversed sequential ageing. Elongation at break indicated that the order of degradation mild to severe was reverse sequential, sequential, simultaneous ageing. The study was supported by Nuclear and Industrial Safety Agency (NISA), Japanese Minister of Economy, Trade and Industry (METI).