報告書番号

H09017

タイトル（和文）

熱・放射線劣化させた架橋ポリエチレンケーブル絶縁材料の材料物性と微細構造分析

タイトル（英文）

Analysis of Radiation-Thermal Deterioration through Changes in Material Characteristics and Microscopic Structures of Insulating Materials for XLPE Cables

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

熱・放射線によるケーブル絶縁材料の物性変化を検出できる手法を明らかにすることを目的に，熱と放射線を組み合わせて加速劣化させた架橋ポリエチレン材料を用いて各種分析手法により，劣化に伴う物性変化を検出した。
まず，熱・放射線劣化による酸化，分子鎖の切断や架橋反応の進行などの微細構造変化，酸化防止剤の喪失などを検出した結果，酸化評価としては顕微赤外分光法などが，微細構造変化の評価としてはX線回折法やゲル分率測定などが有効であることがわかった。新しい高感度物性変化検出手法として化学発光分析法や陽電子消滅法が期待できる。
また，顕微赤外分析法により試料断面深さ方向に約250μmの間隔で4～6点の酸化度を測定し，劣化条件により試料深さ方向の酸化度の分布形状が異なることを明らかにした。絶縁材料の引張り破断時の伸び率が，ある一定値に低下するまでの時間を推定寿命とした場合，寿命到達時の酸化度の深さの方向分布から推定された平均酸化度が劣化条件により異なることが示された。
以上，加速劣化試料により材料物性変化の検出に有効な手法を抽出でき，寿命評価において材料物性を考慮することの重要性を指摘した。

概要 （英文）

To find useful analysis tools to detect radiation-thermal deterioration through changes in material characteristics and microscopic structures of insulating materials for cross-linked polyethylene (XLPE) cables in nuclear power plants, we applied some analysis methods to XLPE sheets deteriorated at 180 degrees Celsius and XLPE cables irradiated by gamma rays at 80 degrees Celsius. Firstly, it was confirmed that the microscopic infrared spectroscopy analysis was useful in detecting oxidation, and the X-ray diffraction method and the gel fraction measurement were useful in detecting microscopic structural changes. Also, it was confirmed that the chemical luminescence analysis and the positron annihilation spectroscopy were new methods highly sensitive in detecting oxidation and microscopic structural changes, respectively. Secondly, the oxidation degree was measured in test samples at a depth of 4 to 6 points by the Fourier transform infrared spectroscopy, and it was clarified that the depth profiling of the oxidation degree was different with each deteriorating condition. Finally, the lifetime of each test sample was estimated from the relationship between the elongation at break and the time, and it was clarified that the average oxidation degree at the lifetime was different with each deteriorating condition.

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