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常用绝缘材料的耐辐射指标和介电常数（介质损耗）对比

一.常用绝缘材料的耐辐射指标

在电缆工业测量辐射值 的zui常用单位是格雷 （Gy） ，和拉德 （Rad） 。

1 拉德 （Rad）=0.01 格雷 （Gy） ，

常用的一些材料的辐射耐受值如下：

10^3Gy（10^5Rad）: PTFE（聚四氟乙烯）, PFA
10^4Gy （10^6Rad）: FEP（聚全氟乙丙烯）, Kapton（聚酰亚胺）, HFI 120
10^5Gy （10^7Rad）: HFS 80, HFS 107 XL, MPR 105, TPS 100
>10^5Gy （>10^7Rad）:HFI 90, HFI 140, HFR 150, ETFE, LSI 155
10^6Gy （10^8Rad）: HFS 100, TPU 90
>10^6Gy （>10^8Rad）: HFI 150, HFS 105 XL B
>10^7Gy （>10^9Rad）:HFI 260
>10^11Gy （>10^13Rad）: SiO2 Cable（二氧化硅绝缘）.

这些辐射耐受性值仅在使用时提供参考。在选定材料前应该考虑材料使用的环境。因为在总的剂量指标外还会有很多因素影响材料的选择。比如：计量等级、氧存在、湿度、表面面积、温度。

一般在在 40 年时间内，美国对缓和环境电缆的吸收剂量规定为 7×10^5 Gy ，对严酷环境（1E级K1类）为 1.5×10^6 Gy 。从上面的数据可见，对于包括氟塑料和Kapton（聚酰亚胺）等绝大多数材料来说，是不能工作于1E级K1类的情况，只有极少数的塑料可以达到标准，但这些少数的耐辐射塑料实际在经历了一段时间使用后，已经有不同程度的老化，有关电气性能和机械性能已经下降，只能勉强使用，这也是为什么欧美有很多势力因为安全的原因，而强烈反对使用核能。

而二氧化硅电缆则有明显的耐辐射优势，超过的塑料10000倍，是在核反应堆电缆的*选择！

二.常用绝缘材料的介电常数（介质损耗）


三.核电站控制系统和常用核电缆绝缘材料

１．我国核电站的控制系统发展历史

核电站的仪表和控制系统是核电站的重要组成部分，机组的安全可靠、经济运行已经在很大程度上取决于仪表控制系统的性能水平。从我国已经建成的和在建 的核电工程来看，核电站的仪控系统经历了三个阶段。

*阶段是以模拟量组合单元仪表为主的控制系统，如正在运行的我国 300 MW 秦山核电站主控制系统应用的 FOXBORO 公司的 SPEC200 组装仪表，大亚湾 2×980 MW 核电站主控制系统采用的 Baily 9020 系统也属于这一类。其模拟量仪表采用小规模集成电路运算放大器为基础的元件来控制，逻辑量仪表采用继电器等硬逻辑电路来控制。因而系统所需要的仪 表控制器件数量多，运行操作管理和维护工作任务重，大部分采用手动操作，主控室布局也显得较大。

第二阶段是以模拟量和数字量混合运用的主控制系统，这一类 实际是核岛系统仍采用小规模集成电路运算放大器为基础的模拟量元件来控制。而部分常规岛和辅助系统采用 PLC自动控制系统，结合软件自诊断技术、冗余技术 和网络通信技术，减少很多硬接线和就地控制柜，提高了系统运行可靠性。刚刚建成的广东岭澳核电站（ 2×980 MW ）仪表控制系统就属于这一类。

第三阶段称为全数字化仪表控制系统，它将应用成熟的常规电站分布式控制系统（ DCS ）加以改进并移植过来，全面应用在常 规岛、 BOP 、核岛部分，构成核电站全新数字化仪表控制系统。现阶段应用比较典型的全数字化仪控系统有：日本日立等公司开发的 NUCAMM － 90 系统、法 国法马通公司 N4 控制系统、 ABB 公司的 NUPLEX80+ 系统、美国西屋公司的 Eagle21+WDPFⅡ 系统以及我国在建的田湾核电站所采用的德国西 门子公司的 EPERM XP+XS 系统等。

一般来讲典型的核电站仪控系统特点可以归纳为以下几点：
（ 1 ）控制对象的工艺流程复杂，监测和控制的参数多而且各种过程参数密切， 1000 MW 典型的核电站仪控系统的参数信息量和指令大约是 7000~9000 个。
（ 2 ）系统安全性、可靠性要求高，运行质量直接与仪控系统性能相关。
（ 3 ）反应堆工作或停堆后一段时间内，大部分设备人员无法接近。（ 4 ）控制和监测核燃料裂变链式反应及堆芯状态监测的必要性。（ 5 ）大量核物理、热工、水 力及其它一些直接测量无法得到的参数计算多，且性和实时性要求高。

２．二氧化硅电缆在现代核电站的控制系统的优势。

从上面的发展趋势来看，传输控制信号的速度要求越来越高，而且还要保证*的可靠性和稳定性，这就给绝缘材料提出了更高的要求。也就是说需要在高耐辐射和耐环境性能的前提下，要求绝缘材料的介电常数越低越好，以适应高速数据的传输要求（性和实时性）。

从上面的数据可以看出，的材料HFI 260的介电常数也就是3.2,高于二氧化硅电缆一倍多（二氧化硅的介电常数是1.56）,乙丙橡胶的绝缘介电常数也是3左右,可见二氧化硅的介电损耗是的! 非常适合高速数据的传输。

另外还有一种无机电缆是氧化镁绝缘电缆，它同样有出色的高耐辐射和耐环境性能，但就是介电常数大（达到5.43）,所以介质损耗就很高，下表图是它们同等尺寸电缆（0.141"）的插入损耗对比：

插入损耗（二氧化硅电缆VS氧化镁电缆），0.141'

同样的样品测试，传输速率结果（二氧化硅电缆 VS 氧化镁电缆＝80%VS43%）

结论：二氧化硅电缆是电性能和耐环境性都的1E级K1类核电站电缆。