我国《能源发展“十三五”规划》中提出继续推进非化石能源的规模化发展，规划和建设一批水电、核电重大项目，稳步发展风电、太阳能等可再生能源。据有关单位预测，到2030年前后，我国核电装机规模应达到1.5亿千瓦左右，新增8台三代百万千瓦级核电机组，每年可减少约8亿吨二氧化碳排放[1]。2008年国务院批准了《大型先进压水堆核电站重大专项总体实施方案》，制定了在引进消化吸收AP1000技术的基础上，研发世界领先的CAP1400、CAP1700及实施CAP1400示范工程建设的决议[2]。

壳内电缆附件主要连接安全壳内电缆和电缆、电缆和贯穿件、电缆和其他电气设备，起到恢复电缆结构、再绝缘以及密封保护等作用，是核电厂不可缺少的主要辅助设备。目前二代核电厂用壳内(K1类)电缆附件与第三代核电技术要求相比，使用寿命、核环境性能以及结构形式都存在显著差异，三代核电对壳内电缆附件的要求远远高于二代，因此应用于第三代核电的电缆附件必须在第二代技术基础上重新设计开发。

目前，核电厂用1E级壳内(K1类)电缆附件，基本上由美国Tyco Electronics(Raychem)公司垄断供货，AP1000全球首堆项目4台核电机组均采用该公司产品。虽然该公司产品质量稳定可靠，具备全球400多座核电站的供货经验，但是产品价格高、供货周期长，并且在当前中美贸易摩擦的大环境下，未来很有可能受到出口限制，另外其产品是否能应用于CAP1400，截至目前尚无试验数据证明。

围绕CAP1400 1E级壳内电缆附件装备国产化，作者陆续完成了材料研发(国家授权发明专利)，样件制作，且通过第三方检测机构的鉴定试验。本文将依次介绍CAP1400 1E级壳内电缆附件研发过程开展的技术规范研究、材料研究、结构设计、研制工艺流程及鉴定试验等内容，确保其满足第三代核电厂安全壳内使用要求。

1 技术要求

CAP1400 1E级壳内电缆附件的设计主要参照美国西屋公司的CPP—EY20[3]系列技术规范以及上海核工程研究设计院的SNG—EY20[4]国核压水堆示范工程系列规范书。根据SNG—GX—VP—060解释，CAP1400 1E级壳内电缆附件安装在安全壳内及5区和10区回路，以保证核电厂正常运行工况、异常运行工况、设计基准事故工况期间及之后的可运行性，从而使电缆能够保持可运行性，并且确保电缆接头或终端的完整性；在严重事故工况下应保证其可用性[4]。这就要求使用的电缆附件必须经过严格的试验验证，其除具有正常的电缆附件使用功能外，还应具有以下特性[3,4]：

(1)低烟/无卤/阻燃；

(2)在90 ℃工作温度下，具有60年及以上的使用寿命；

(3)耐正常工况下γ射线辐照；

(4)耐异常工况环境；

(5)耐事故工况下γ射线辐照和β射线辐照；

(6)耐设计基准事故工况(DBA)，HELB、MSLB、LOCA等；

(7)耐严重事故工况下NaOH溶液浸没305天；

(8)耐极端pH(Extreme pH condition)，H3BO3溶液加温浸没30天，NaOH溶液加温浸没30天。

对于电缆附件产品来说，低烟/无卤/阻燃是要求热收缩部件满足ASTM D2863、IEC、IEC—2、IEC—1—2及IEC—3—23规定的要求。技术要求的第(2)条至第(8)条可由逐次环境试验进行试验验证[3-6]。

2 材料研究

可用于制造电缆附件的材料主要有：热缩材料、硅橡胶、乙丙橡胶等[7]；由于本次研制的电缆附件应用于CAP1400核电厂安全壳内，对其寿命和耐辐照性能以及其他的核环境性能都有极高的要求，故选择热缩材料作为CAP1400 1E级壳内电缆附件的主要材料。本项目中应用到的主要辅助材料为热熔胶和密封胶，热熔胶采用乙烯共聚物热熔胶，密封胶以三元乙丙橡胶和丁基橡胶的混合物为基体，通过改性使其满足使用要求。

2.1 材料配方及试验

热缩材料配方的主要成分有：①聚乙烯：20～30份；②乙烯—乙酸乙烯酯共聚物：20～30份；③乙烯—辛烯共聚物：40～60份；④阻燃剂：100～140份；⑤复合抗氧剂：2～4份；⑥防老剂：2～4份;⑦润滑剂：3～5份；⑧交联助剂：1～2份[8]。

将各组按照质量份备料，备好料后将聚乙烯、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物、乙烯—辛烯共聚物、阻燃剂、复合抗氧剂和防老剂放入密炼机中密炼，然后将润滑剂及交联助剂加入密炼机中混炼，在130～150 ℃温度范围内混炼15～20 min，然后提升至双螺杆挤出机中在90～120 ℃温度范围内风冷挤出造粒，即可得到第三代核电厂用热缩材料[8]。热缩材料经Φ70×25D挤出机，制作成不同规格的热缩套管，然后辐照交联，再按照相关的标准方法进行性能测试。

文章来源：《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1501.html