放射線と熱への曝露によるゴム系絶縁体の電気絶縁性向上

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: DEI24030,EWC24006

グループ名: 【A】基礎・材料・共通部門 誘電・絶縁材料/【B】電力・エネルギー部門 電線・ケ－ブル合同研究会

発行日: 2024/02/27

タイトル(英語): Improvement of Electrical Insulation Properties of Rubber-based Insulators by Exposure to Radiation and Heat

著者名: 大木 義路(早稲田大学),平井 直志(東京都市大学),田中 康寛(東京都市大学)

著者名(英語): Yoshimichi Ohki(Waseda University),Naoshi Hirai(Tokyo City University),Yasuhiro Tanaka(Tokyo City University)

キーワード: 原子力発電所|電気ケーブル|電気ペネトレーション|熱処理|経年|放射線照射|nuclear power plant|electric cable|electrical penetration|thermal treatment|aging|radiation exposure

要約(日本語): 原子力発電所の，特に格納容器内に敷設されたケーブルなどは，敷設期間中，やや高い温度と放射線照射を受ける。したがって，原子力発電所の安全のためには，ケーブルなどの高分子絶縁への放射線照射効果の理解は重要である。この効果は，たとえば，機械的特性に注目するか，誘電的特性に注目するかによって，著しく異なって評価される。これは，とくにゴム系の電気絶縁体で著しい。_x000D_ たとえば，無機高分子であるシリコーンゴムにおいては，熱処理を受けると，破断伸び率は極めて小さくなり，破断強度も低下する。この変化は，機械的劣化と捉えられる。しかしながら，この機械的に劣化したシリコーンゴムは，未劣化のゴムに比べてはるかに高い電気抵抗率と遥かに低い低周波誘電率・誘電損率を持つ。すなわち，機械的視点に立つと，シリコーンゴムの機械的劣化は，絶縁性能の向上を意味している。_x000D_ また，有機高分子である難燃エチレンプロピレンディエンゴム（FR-EPDM）においても，比較的少量のガンマ線を受けるだけで，破断伸び率は極めて小さくなり，破断強度も低下する。しかしながら，この時，未劣化のFR-EPDMに比べて，電気抵抗率ははるかに高く，低周波での誘電率と誘電損率は遥かに低くなる。ほぼ同じ現象が，格納容器の内外のケーブルを接続するとともに，放射性物質を格納容器の内部に閉じ込め機能を担う電気ペネトレーションのポッティング材として重要な軟質エポキシ樹脂についても見られる。_x000D_ 本論文では，上述のような放射線と熱への曝露によるゴム系絶縁体の絶縁性向上の例を実験結果を基に示し，それが生じる原因について論じている。

要約(英語): Cables laid inside a containment vessel of a nuclear power plant (NPP) are exposed to radiation exposure and thermal stresses during installation. Therefore, understanding the effects of irradiation and heat on the polymer insulation of cables is keen for the safety of NPPs. These effects are evaluated significantly differently depending on whether the focus is on mechanical properties or dielectric properties. This is particularly noticeable in rubber-based electrical insulators. For example, in silicone rubber, an inorganic polymer, its mechanical properties deteriorate when exposed to heat and gamma rays. However, this mechanically degraded silicone rubber has a much higher electrical resistivity and a much lower low-frequency permittivity and loss factor than the undegraded silicone rubber. In other words, the degradation of silicone rubber from a mechanical point of view turns out to be an improvement from an electrical insulation point of view, at least up to a certain limit. A similar phenomenon can be seen in flame-retardant ethylene propylene diene rubber, an organic polymer, and soft epoxy resin, an important potting material for electrical penetration that connects cables inside and outside the containment vessel.

本誌: 2024年3月1日誘電・絶縁材料/電線・ケ－ブル合同研究会

本誌掲載ページ: 7-15 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 4,771 Kバイト