核岛内热缩材料三元乙丙橡胶的技术应用分析

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摘要：核岛内热缩材料不仅应具有一般热缩材料的优良电气性能、 力学性能，还应具有较长的使用寿命、 耐辐射和耐高温高压水蒸汽性能。

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以三元乙丙橡胶 (EPR)， 乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)，抗氧剂， 特殊助剂制备得到的核岛内热缩材料， 满足各项性能要求， 能够在核岛内安全使用。

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EPDM三元乙丙橡胶和特殊树脂经特殊工艺加工而成的一种新型热缩产品。加热后套管内径迅速收缩至一半，将被保护的电子部件紧紧包覆在套管内，而不受外界环境的影响。与普通热缩管相比，三元乙丙热缩管经电子加速器辐照交联，物理机械性能更好，耐电压等级更高，耐磨性好的特点。耐气候、抗紫外线，耐酸碱和化学溶剂性能好。

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我国煤炭在一次能源的消费中占70%，大量的消耗化石能源使得我国成为全球第二大二氧化碳排放国， 核能具有绿色、高效、低碳排放和可规模生产的突出优势， 发展核电是应对气候变化的重要选择， 中国发展核电不仅能解决电力供应问题，而是能调整能源结构，减少碳排放。据国家发展和改革委员会2007年10月通过的《核电中长期发展规划(2005-2020年）》，到2020年， 我国核电运行装机容量达到4000万千瓦 ， 然而到了2010年，这一目标已经不能满足社会经济发展的需要，调整为核电装机容量达7000万 ～ 8000万千瓦， 到2030年， 核电装机将提高到2亿千瓦，2050年则将提高到4亿千瓦。
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截止2010年9月20日，广东岭澳核电站二期工程一号机组投产，中国已建成浙江秦山、广东大亚湾、江苏田 湾和广东岭澳四个核电基地， 现役核电机组13台、装机容量1080万千瓦。

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核岛内热缩材料用于核岛内电线电缆的终端连接， 它能恢复电线电缆结构，具有密封和绝缘保护的作用。作为电线电缆的连接件， 它属于核电电气设备， 是核电站建设必不可少的材料之—。核岛内热缩材料用于核电站内部， 不但要在正常环境条件下，对电线电缆起到密封和绝缘保护作用， 而且还要在地震荷载、事故环境以及事故后能对电线电缆起到密封和绝缘保护作用。因此核岛内热缩材料应具有的优良的电气性能、机械物理性能和阻燃性能，还要具有超强的抗热老化性能、 耐受强辐射性能以及耐受高温高压水蒸汽性能。

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核岛内热缩材料性能要求如表1所示。

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三元乙丙橡胶(EPR)最主要的特性就是耐老化、 耐辐射、 耐高温高压水蒸汽、 抗臭氧和抗侵蚀的能力优越，广泛应用于核岛内电线电缆。但是与核岛内电线电缆相比，核岛内热缩材料的技术难度更大，它不但要具有核岛内电线电缆的各项性能， 而且还要具有热缩性能。 乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)经过辐射交联以后具有热缩性能， 因此选用三元乙丙橡胶(EPR)和乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)聚合物作为核岛内热缩材料的技本树脂。?

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三元乙丙橡胶(EPR)和乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)等聚合物会发生热老化，即使在室温下，也会从聚合物中释放出氢而生成自由基，该自由基与氧结合而发生聚合物的氧化劣化，引起聚合物的分子断裂，导致聚合物的机械性能急剧地降低。抗氧剂对提高三元乙丙橡胶(EPR) 和乙烯—醋酸乙烯共聚物 ( EVA)复合材料的耐热老化性能效果显著。 当抗氧剂为3份时， 经过温度175℃、 时间200 h的热老化以后，样品的拉伸强度小于7MPa，断裂伸长率小于180%，热老化再辐射后拉伸强度小于5.5MPa，断裂伸长率小于550%，并且热冲击试验不通过；当添加5份扩氧剂时，经过温度175℃、时间200h的热老化以后，样品的拉伸强度和断裂伸长率满足要求，且乙丙橡胶（EPR）和乙稀--醋酸乙稀共聚物（EVA）复合材料能够满足核岛内热缩材料90℃条件下使用60年的要求。
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由三元乙丙橡胶(EPR)，乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA )， 抗氧剂， 特殊助剂，制备的核岛内热缩材料，在90气条件下能够使用60年，进而耐受2400 kGy的强辐射， 再经过DBE模拟(LOCA)试验以后，其绝缘电阻大于2.5x 1060, 耐电压(3150 V/ mm, 5 min)，无击穿， 满足核岛内热缩材料的各项要求，能够在核岛内安全使用。