1、 雷亘中华人民共和国国家标准 ： 电气绝缘材料 确定电离辐射的影响 第部分：辐照和试验程序 ： （ ：，） 发布 实施 丰瞀髅鬻瓣訾辫瞥鐾发布 中国国家标准化管理委员会握 ： 目 次前言引言 范围 规范性引用文件 辐照 试验 报告 附 录（资料性附录） 参考文献 ： 刖 瞢 电气绝缘材料确定电离辐 射的影响分为个部分： 第部分：辐射相互作用和剂量测定； 一第部分：辐照和试验程序； 第部分：辐射环境下的应用分级体系； 第部分：运行中老化的评定程序。 本部分为第部分。 本部分等同采用 ：（确定电气绝缘材料受电离辐射效应的导则第部分：辐照和测试程序。 本部分在等同采用 ：时做了如下编辑性修改： 一删
2、除国际标准前言。 本部分的引用文件，对已经转化为我国标准的，并列出了我国标准及其与国际标准的转化 程度。 本部分名称根据系列标准名称统一更改为电气绝缘材料确定电离辐射的影响。 本部分增加规范性引用文件章节，以下章节编号顺延。 一将原标准第一部分引言单独列出。 一一根据 将原标准附录中的参考文献单独列出。 本部分的附录为资料性附录。 本部分由中国电器工业协会提出。 本部分由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（ ）归口。 本部分负责起草单位：机械工业北京电工技术经济研究所、上海电缆研究所。 本部分参加起草单位：核工业第二研究设计院、上海核工业研究设计研究院、沈阳 电缆产业有限公司、常州
3、八益 电缆有限公司、江苏上上电缆集团、浙江万 马电缆股份有限公司、浙江万马高分子材料有限公司、上海电缆厂有限公司、临海市亚东特种电缆料厂、上海 凯波特种电缆料厂、安徽电缆股份有限公司、江苏华光电缆电器有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、深圳市旭生三益科技有限公司。 本部分主要起草人：孙伟博、郭 丽平、龚国祥、吕冬宝、顾申杰、柴松、周叙元、王松明、杨娟、 陈文卿、王怡遥、周才辉、项健、张万友、杨仁祥、居学成。 ： 引 言 当选择在辐射环境中使用绝缘材料时，设计人员需要有可靠的试验数据对待选材料进行比较。为此，必须根据标准化的试验程序得到每种材料的性能数据， 这种标准程序应能够反映工作条件变化
4、对材料重要性能的影响。尤其要考虑当正常工作条件下辐射剂量率较低，而绝缘材料却是根据高剂量率下试验所得耐辐射数据对材料进行的选择。 应很好地控制并记录测量辐射效应期间的环境条件，重要环境参数包括辐射期间的温度、反应介质以及力学、 电气应力等。如果存在空气，辐射引发剂可能与氧气发生反应，如果没有空气就不会发生这种情况。这就是为什么某些聚合物在空气中辐照会影响吸收剂量率的原因，从而导致材料的实际耐辐射能力比在真空或惰性气体环境下低。这种情况通常被称作“剂量率效 应”，在参考文献至中有详细介绍。 注： 对于想知道更详细内容的本部分用 户，可查阅参考文献。对那些没有在国际公开刊物上刊登的科技报告，参考
5、文献末尾给出了可以得到这些科技报告的地址。 在下列情况下辐照时间也会成为一个重要的因素： ）扩散限制氧化等物理效应”； ） 确定剂量率的过氧化 氢分裂反应等化学现象“。 典型扩散限制效应通常可以在空气中聚合物的辐射研究中观测到，其重要性取决于聚合物几何结构与氧渗透量以及消耗率之间的相互关系，而氧渗透量和消耗率又均取决于温度。 这就意味着厚试样在空气中受到辐照可能导致只有试样与空气接触表面部分氧化，进而导致材料性质的改变（与在有氧环境中辐照时相似）。因此，当材料要在低剂量率空气环境中长时间使用时，将 试样高剂量率短时间置于相同剂量环境下可能无法确定其耐用性。通过以前的试验或试样厚度因素并结合氧渗
6、透率和消耗率口”估 计则可以避免上述问题。一种通过增加周围氧气压力有效消除氧扩散效应的技术目前正在研究之中。 辐射引发反应会受到温度的影响，通过温度提高反应速率可导致辐射和热产生协同效应。在一般热老化预测中通常使用阿累尼乌斯方法，该方法使用了一个基于基本化学动力学的方程。尽管目前有大量关于辐射老化方法方面的研究，但该领域的研究比较落后 。用于老化试验建模的包括剂量、时间、阿累尼乌斯活化能、 剂量率和温度等众多因素在内的一般性方程目前也正在测试之中口”“ 。应当指出：先后连续应用辐射和热（实际中经常这样用）时可能由于应用顺序的不同、试验结果也会显著差异，并且通常也不可能很好地模拟它们的协同效应
7、“。 绝缘材料要求的力学性能和电气性能、以及可以接受的辐射诱导变化程度是千差万别的，以至于无法就可接受性能给出一个框架建议。辐照条件也是如此。因此本部分只推荐很少几种根据以前经验证明是合适的性能和辐照条件。推荐的则是那些对辐射特别敏感的性能。对于一些特殊应用可能要选择其他性能。 的第部分介 绍 了辐射效应评定所涉及的各种问题以及剂量测量术语指南、几种确定照射量和吸收剂量的方法以及一些根据所用剂量测量方法计算各种具体材料中吸收剂量的方法。第部分主要介绍辐照和试验的程序。第部分定义了一种分级体系， 对绝缘材料耐辐射性能进行分级，还提供了一套描述材料对辐射环境适用性的参数，为绝缘材料的选择、标定指数
8、和性能规格确定提供了指南。第部分介绍了运行中老化的评定程序。 ： 电气绝缘材料确定电离辐射的影响 第部分：辐照和试验程序范围 的本部分 规定了确定辐射引发物理或化学性能变化之前，用电离辐射对绝缘材料进行辐照处理期间和前后应保持的辐照条件。提出可能有重要应用价值的几种辐照条件，并列出了在这些条件下可能影响辐射诱导反应的各种参数。 本部分适用于选择合适的试样、辐照条件和试验方法，以便于确定辐射对性能影响的重要性。由于许多材料都是在空气环境或惰性气体环境中使用，因此给出了这两种情况下的标准辐照条件。本部分附录还给出了几种材料的测试报告示例。 本部分不适用于辐照期间的测量。规范性引用文件 下列文件中的
9、条款通过 的本部分的引用而成 为 本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定（ ：，） （所有部分） 塑料拉伸性能的测定（ （所有部分），） 塑料简支梁冲击性能的测定第部分：非仪器化冲击试验（ ：，） 绝缘材料电气强度试验方法第部分：工频下试验（ ：，） 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法（ ：，） 塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）（ ：，） 硫化橡胶或热塑
10、性橡胶硬度的测定（ ）（ ：） 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定（ ：） 塑料弯曲性能的测定（ ：，） 测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法（ ：（），） 固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件（ ：，） 电气绝缘材料确定电离辐射的影响第部分：辐射相互作用和剂量测定（ ：，） 电气绝缘材料确定电离辐射的影响第部分：辐射环境下应用的分级体系（ ：，）辐照辐射类型和剂量测定 本部分包括下列几种辐射类型 射线和射线； ： 电子射线； 质子射线； 中子射线； 射线和中子射线组合（“反应堆” 辐射）。 一般来说，辐射类型不同，辐射效应也会不同。但是在许多应用中已发现，在 类似试验
11、条件以及相同吸收剂量和相同线性能量传递情况下，材料性能变化与辐射类型之间的关系并不密切”。因此在试验中应优先选择吸收剂量测量比较简单方便的辐射类型，如钴一射线或快电子等。为了比较射线或快电子的反应堆辐射效应，可以用不同类型射线来照射相同化学成分的试样，并且可以对辐射诱导变化进行比较。 辐射诱导变化与吸收辐射能（以吸收剂量表示）有关， 列出了推荐的剂量测定方法，同时也给出了吸收剂量和吸收剂量率的定义和单位，为方便起见列出公式如下； 吸收剂量（）是歪与的商，其中歪是电离辐射照射到单位体积材料上的平均能量，是单位体积材料的质量。 一当 吸收剂量率（）是时间间隔出内的吸收剂量增量。 一磐 吸收剂量式中
12、国际单位制（）是戈瑞（）； （一 ）。 更高剂量时的常用 单位是千戈瑞（）或兆戈瑞（）。 吸收剂量率的单位是戈瑞秒； （一 ）。 辐照条件 应明确的辐照条件包括： 辐射的类型和能量； 吸收剂量； 吸收剂量率； 周围介质； 温度； 机械应力、电应力和其他应力； 试样厚度。 辐照宜采用射线、射线或电子射线（见），应合理选择射线能量使试样吸收剂量的均匀性保持在以内。试样制备 由于试样质量差别可能导致试验结果出现偏差，应按照适用的国家标准、标准和标准认真制备试样。 因为辐射效应 可能取决于试样的尺寸，在进行各种比较试验中所用试样应具有统一尺寸。接受辐照的试样形状最好与后续试验所需要的试样形状一致。但如
13、果试样必须从接受辐照的较大试件上切取，应在报告中记录试样切取的位置。 未受辐照控制试样应按照相同方法制备，并且经过与受辐照试样相同的处理和后辐照处理。辐照程序辐照剂量控制 辐射场内的照射率通常是不均匀的，另外还会因试样本身吸收能量而减少，因此吸收剂量不可能完 ：全均匀。可通 过过滤、多方向辐照试样、等速横穿辐射场或用辐射束扫描试样等方法使其均匀。剂量率偏差在以内时不会对试验结果产生明显影响（见），当偏差大于该推荐范围时应进行记录。辐 照温度控制 试样应在辐照温度下放置 或者直到与辐照温度平衡。 温度应从 标准中给出的标准化系列值中选取。 辐照期间的试样温度应是通过在同样辐照条件下的另一个补充试
14、样确定的。 注：补充试样上装有测温装置。 温度偏差是实际试验温度的函数，在室温至约时允许偏差较大（如 ），当温度高时有较小允许偏差（如 ）比较合理。当偏差大于士 时应进行记录。 高剂量率辐照可能导致温度升高，可使用多种方法控制温度，但不要影响材料的性能或辐射条件。 应记录转变过渡区域（如熔化转变、玻璃态转变或次级转变）的辐照情况，因为当材料经历这些转变时降解会受到显著影响。在空气中辐照 放置在空气中接受辐照的试样应确保试样各侧面都能接触到空气。一般情况下应阻止辐射诱导反应产物积聚（如用新鲜空气吹试样），但当需要确定这些产物（如，或）是否影响材料性能时除外。 如果辐射源性质要求将试样装入密闭容器
15、，则在标准大气条件下对试样进行封装。一般来说辐照将会改变容器内的条件（如大气的压力和化学成分），从而严重影响试验结果。应经常更换容器内的空气。应在试验报告中注明辐照在密闭容器内进行、制作容器的材料、 试样体积与空气体积之比以及容器内空气的更换频率等。设计容器时应考虑加热或反应产物导致压力升高的可能性，以便将这种效应降至最小。在其他介质中辐照（除空气以外） 在除空气以外其他气体中接受辐照的试样应置于 （。）的容器中至少放置 ，然后再用该气体吹洗次。吹洗后试样应置于充满气体的容器（温度为辐照温度）内，直到试样与气体温度基本达到平衡。在辐照期间，最好保持气流连续通过试样容器。如果定期更换气体则可使用
16、密封容器（如有必要）。一般来说，只有当辐射源的性质要求必须在密封容器中进行整个辐照时才这样做，详细的方式应在报告中注明。 在液体介质中接受辐照的试样应在液体中浸泡足够长的时间，以便在辐照之前与液体达到基本平衡。耐 辐射性能可能会受到预处理期间所产生的膨胀的影响。在整个辐照期间， 试样应完全浸泡在液体中。搅动液体以及用流动或其他方式向试样提供新液体等均应在报告中注明。在真空中辐照 在真空中接受辐照的试样应在压力 （ ）的容器中至少放置 ，并且在整个辐照期间压力都不应超过这一极限值。高压辐照 在高压下接受辐照的试样应在该压力值的容器内放置足够长的时间以达到基本平衡，压力在整个辐照过程中应保持不变。
17、参考文献中介绍了一个用于高 压氧气下的辐照技术。应在试验报告中详细注明辐照条件。在机械 应力作用下辐照 应将试样安装在合适的夹具上，使试样在整个辐照过程中受到一个机械应力。应在报告中详细说明试验方法。在电应力作用下 辐照 应将试样安装在合适的夹具上，使试样在整个辐照过程中受到一个电应力。应在报告中详细说明试验方法。 ： 组合辐照程序 当使用以上程序所列任意两个或两个以上变量时，组合程序将集成各单个程序的所有相应功能。后辐照效应 聚合物辐照会产生一些自由基或其他反应物，其中有些产物的生成速度要比它们的反应速度快很多，从而导致反应物在受辐照材料内积聚并且当试样从辐射场移开后仍可能继续反应。正是由于
18、存在这种效应， 试样在受辐照后应尽快（最好在一周内）进行试验。指定的辐照条件 引言中讨论了与用短期的实验室试验对长期工作条件下效应进行评定相关的问题。以下给出了两种辐照条件，用于为与时间相关的氧效应提供方法： 在高吸收剂量率（通常大于 ）的无氧化环境（如在无氧环境中或针对厚试样）下短期 辐照。 由于在高剂量率条件下可能出现辐射加热现象，应通过指定试验温度来控制其上限。 在低吸收剂量率（最大为 ）有氧 环 境（如空气环境）中长期辐 照。 辐照期间的试样温度应通过补充试样进行确定，该补充试样中包含一个温度测量装置并且在与其他试样相同的条件下接受辐照。 注：应当认识到推荐长期辐照使用的剂量率是在长期
19、现场工作条件和实际试验持续时间之间折衷选取的剂量率， 它仍可能比许多相关长期应用中出现的剂量率高几个数量级。这些差别可能会加剧剂量率效应，其? 笮 【?于聚合物类型和试样厚度。目前，剂量率远低于 卅时的使用寿命预测试验程序正在研究 之中 。 在核反应堆应用中，试样辐照最好采用两种温度：室温 土 和。应考虑的内容。 试验概述 耐辐射能力可表征为： 产生某一预定性能变化（见）所需要的吸收剂量，或 某一固定吸收剂量（见）所产生的性能变化量。 为确定耐辐射能力应明确以下各点： 辐照条件（见第章）； 可能评估其变化的性能（见）； 性能终点判据和或吸收剂量值（见）。 这些测试目的是确定材料性能的永久性变化
20、。本部分不涉及辐照期间出现的过渡性变化。测试程序 表列出了那些可用于监测辐射效应的性能以及测试程序。尽管材料失效时可能会导致电性能急剧变化，但机械性能更为敏感“口 “。塑料的机械性能最初由于交联而改善，但在高吸收剂量时会变脆而无使用价值，所以选择测试性能时应当考虑这点。 对于正常应用， 经验表明最合适的力学性能为： 硬质塑料在最大负荷时的弯曲应力； 软质塑料和弹性体的断裂伸长率。 实际应用证明：用户可以规定表中的任意一种性能或一种程序。另外，由于辐射源和容器的容积（在该容积内辐射场足够均匀）有限，因此对试样尺寸也有一定限制。评定标准 终点判据 终点判据可用绝对值或相对值来表示。两种表示方法都可以用于对材料耐辐射能力的分级。表 ：用相对值对材料进行排序的示例。 中给出了辐射指数的评定。 针对某个具体应用或工作条件，可选取一个更合适的终点判据来反映最终使用要求。 表 辐射环境中绝缘材料分类时应考虑的重要性能和终点判据 材料类型 性 能 试验程序 终点判据 弯曲强度 屈服强度 断裂强度 硬质塑料 冲击强度 一 体积电阻率和表面电阻率 绝缘电阻 介电强度 断裂伸长率 屈服 强度 .
