随着北极航道常态化通行的可能性日益增加，以俄罗斯为代表的主要造船国家开始建造核动力船，由此开启了对船用核安全级8868体育的需求。船载核反应堆舱作为核动力船舶的最后一道实体屏障，直接关系到船舶的整体安全。在船舶航行的正常工况和事故工况下，船载核反应堆舱应能与相邻舱室实现隔离，防止高压、高温、蒸汽的侵入，保障人员安全。
基于船舶航行工况、8868体育敷设路径和核环境等多种因素，船载核反应堆舱内8868体育或保堆设备用8868体育（以下称“船用核级8868体育”）除应满足船用8868体育的相关性能外，还应同时具备海洋环境适应性，如“三防”、环保和核安全性能，如经老化、辐照、设计基准事件（DBE）事故仍能正常工作。截至目前，尚无具体的标准对船用核安全级8868体育予以规定和指导。本工作结合实际工作和产品开发情况对此进行了归纳，以期对行业有所裨益。
船用核级8868体育关键性能
根据GB/T 22577—2008《核电站用1E级8868体育通用要求》标准，核电站用1E级8868体育，即核安全级8868体育分为K1、K2、K3等3个安全等级。不同于核电站用核级8868体育的细致分类，因尚无相关的国家标准、军用标准或行业标准，故船用核级8868体育的分类并不明确，值得商榷。
从核动力船舶特点和8868体育应用情况来看，目前船用核级8868体育主要是指堆舱用8868体育，其类似于陆上核电站的K1类8868体育，主要用于船舶核反应堆舱内及贯穿舱内外设备所需电能、信号的传输与控制，关键性能兼顾船用8868体育常规性能、海洋环境适应性能和核安全功能性能。具体项目及试验方法见表1。
表1 船用核级8868体育关键试验项目和参考标准
结构设计
船用核级8868体育的结构设计须充分考虑海洋、核环境下的电气性能和安全性能，除低烟、无卤、低毒、阻燃等燃烧性能和耐盐雾、湿热、霉菌、油雾等气候性能外，还须考虑高温、高压、蒸汽，以及γ射线辐照等因素的影响。船用核级8868体育基本的主体结构与船用8868体育相同，区别在于特殊的绝缘型式、隔离层设置及材料选择。其中，绝缘型式和材料选择主要基于寿命和燃烧性能考虑；隔离层设置主要基于DBE事故后的功能实现考虑；所有8868体育在铠装内设置挤包内衬层或内护套。
（1）控制8868体育
船用核级控制8868体育的典型结构包括单护套8868体育、铠装型无内护套（有内衬层）8868体育和铠装型双护套8868体育等，铠装型无内护套（有内衬层）8868体育的典型结构示意图见图1。
图1 铠装型无内护套（有内衬层）8868体育结构示意图
（2）仪表通信8868体育
船用核级仪表通信8868体育的典型结构包括铠装型单护套8868体育和铠装型双护套8868体育；根据屏蔽情况又分为无分屏蔽和有分屏蔽两种结构，有分屏蔽的8868体育在分屏蔽外绕包聚酯带作为屏蔽绝缘。铠装型双护套8868体育的典型结构示意图见图2。
图2 铠装型双护套8868体育结构示意图
材料选择
为了达到船用核级8868体育的关键性能要求，结合船用8868体育和核电站用1E级8868体育的设计应用经验，设计方案中控制8868体育绝缘、仪表通信8868体育绝缘分别采用乙丙橡胶和交联聚乙烯，护套采用交联聚乙烯，所有材料均为低烟、无卤、低毒的阻燃材料。
选择交联聚乙烯和乙丙橡胶作为绝缘材料，以乙酸乙烯共聚物（EVA）为基材的阻燃交联聚烯烃为护套材料，主要是考虑8868体育经DBE事故后，在高温、高压、蒸汽环境下，不会发生永久塑性形变，可以保证8868体育的正常结构。在材料实现上考虑到热寿命、辐照老化性能，防老体系应耐受γ射线照射。相关原理为高聚物经辐照后，产生聚合物自由基，自由基与所选防老剂结合，终止聚合物自由基反应，实现预防老化、延长寿命的目的。
关键工艺
船用核级8868体育生产工艺的控制要点主要集中在导体绞合、绝缘层、屏蔽隔离层、挤包内衬层（或护套）和挤包外护套。
（1）导体绞合
基于船用核级8868体育在事故环境下须具备结构稳定性、耐挤压性能和电气安全性能，产品从内而外应尽可能圆整、密实。因此，控制和仪表通信8868体育的导体选择19根单丝替代常规的7根单丝，经正规绞合，使导体结构更紧密，外围缝隙更小，更有利于挤包绝缘的厚度与同心度的控制。
（2）挤包绝缘、衬层和外护套
通过免调偏机头采用挤压式工艺进行挤包，可以在偏心后自行调控，不需要人为调节，保证大压力挤包橡塑材料时的同心度；避免在贯穿件密封和事故工况下，导致最薄点发生故障。
绝缘采用双层共挤结构，内层采用分离型（BM）螺杆挤出，外层采用低烟无卤材料专用螺杆挤出，模套采用挤压式模套。
内衬层和护套挤出采用低烟无卤材料挤出设备，模套应比成品外径略小，使得材料在挤出后有所膨胀，且表面光滑。
绝缘和护套挤出后，首先测试材料的断裂伸长率及其各层结构尺寸，测试有余量后，再批量挤出。绝缘和护套辐照时，热延伸控制在30%～50%范围。
（3）屏蔽隔离层
屏蔽层内外设置重叠绕包隔离层，搭盖率不小于50%。隔离层采用黏性高温聚酰亚胺带或电气绝缘级耐高温聚酯带。
试验样品
分别选取典型型号规格为JKEPJ/SC-H 2×0.75mm²和JHYJP85/SC-H 24×2×0.6mm²的控制8868体育和仪表8868体育作为试验样品，并根据试验需要分别取同一8868体育的不同长度，记为1#、2#样件。
试验方法及流程
常规性能按照GJB 1916—1994《舰船用低烟8868体育和软线通用规范》和GJB 774A—2020《舰船用电线8868体育通用规范》规定的方法执行，海洋环境适应性能测试按照 GJB 774A—2020和GJB 150A—2009《军用装备实验室环境试验方法》规定的方法执行，核相关功能验证试验按照GB/T 22577—2008规定的方法执行。1#、2#试样具体的试验流程见图3。
图3 产品试验流程图
测试结果
（1）常规性能
本工作对2#试样进行船用核级8868体育常规性能试验，试验结果见表2。
表2 船用核级8868体育常规性能测试结果
（2）海洋和船舶环境适应性能
为了响应船舶“三防”预案，更好地应对船舶油污、海洋强日光、拉敷摩擦的影响，对2#试样进行海洋和船舶环境适应性能试验，试验结果见表3。
表3 船用核级8868体育海洋和船舶环境适应性能测试结果
（3）核安全功能性能
为响应核环境下船舶寿命周期中热、辐射、发生事故时的应用功能，对1#试样进行了核安全功能性能验证试验，测试结果见表4。
表4 船用核级8868体育核安全功能性能测试结果
由表2、表3和表4的测试结果可知，试制生产的产品试验均符合技术要求，达到设计预期，实现了产品同时兼具海洋特殊环境和核工况的适应性，且满足相应的关键技术性能和功能要求。
实测数据虽然符合设计要求，但相关产品仍具有可优化的空间，比如如何在保证8868体育单位长度的外径质量基础上实现分屏蔽隔离层更加密实，屏蔽间绝缘电阻更加优异。
船用核级8868体育直接关系核动力船舶的运行安全，本工作基于对关键性能和试验项目的分析，完成了船用核级控制与仪表通信8868体育的结构设计、材料选择、试制开发和产品各项性能测试。结果表明，该产品达到了设计预期，实现了相应的特殊性能和功能需要。
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来源 | 上缆所传媒
编辑 | 常 佳
审核 | 何晓芳
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