伽玛线辐射对环氧树脂介电性能的影响.docVIP

  伽玛线辐射对环氧树脂介电性能的影响# 高宇，门业堃，杜伯学* （天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072） 5 10 摘要：环氧树脂作为绝缘材料已广泛应用于核辐射环境下的电气电子设备。在高能辐射作用 下，材料的化学结构发生改变，影响其介电性能，对设备安全构成威胁。论文选取薄板状环 氧树脂为试样，采用钴 60 伽玛射线源以 10 kGy/h 的剂量率对其进行辐射，总辐射量分别为 100 kGy 和 1000 kGy。采用高精度 LCR 仪测量试样的频域介电谱，分析总辐射量对材料介 电性能的影响。结果表明，随着总辐射量从 0 kGy 增大至 1000 kGy，试样的相对介电常数 和介质损耗角正切值均呈现先减小后增大的趋势。论文认为，伽玛线辐射作用下，试样发生 的交联、降解反应结果，是导致其介电性能改变的根本原因。 关键词：绝缘技术；环氧树脂；伽玛线辐射；介电性能；交联反应；降解反应 中图分类号：TM852 15 Effect of gamma-ray irradiation on dielectric property of epoxy resin GAO Yu, MEN Yekun, DU Boxue (School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University,Tianjin 300072) 20 25 Abstract: Effect of gamma-ray irradiation on dielectric property of epoxy resin has been investigated in this paper. Laminated samples were irradiated by 60Co gamma source at room temperature in air with a dose rate of 10 kGy/h and the total dose were 100 kGy and 1000 kGy. Dielectric properties were measured by using a Precision LCR Meter (Agilent E4980A) with frequency range from 0.5 kHz to 2 MHz. Obtained results indicated the dependence of the dielectric properties upon the total dose. It is suggested that the change in the dielectric properties is due to gamma-ray irradiation induced chemical reactions which result in the variation of material structure. Key words: insulaiton technology; epoxy resin; gamma-ray irradiation; dielectric property; cross-linking reaction; degradation reaction 30 0 引言 聚合物绝缘材料具有优异的电气和机械性能，在核电站、宇宙航天器和军事核设施等辐 射环境中的电气电子设备中获得广泛应用。绝缘材料不可避免的受到伽玛线、电子束、中子 束等高能辐射的作用[1]。I. Kuriyama 等人指出，核电站安全壳内二次屏蔽层内、外的最大辐 35 40 射率分别可达 1 Gy/ h 和 0.1 Gy/ h；轻水反应堆安全壳内的最大辐射率为 1 Gy/ h，而在快中 子反应堆中可达 10 Gy/ h[2]。R. T. Johnson 等人指出，对于正常运行 40 年的核电站，其内部 的伽玛线辐射率为 10 μGy/ h 至 1Gy/ h，站内设施受到的总辐射量可达 1000 kGy[3]。若发生 泄漏事故，辐射率将急剧上升至 10 kGy/ h，导致站内设施在 10 h 受到的总辐射量额外增大 100 kGy[4]。在高能辐射的作用下，聚合物绝缘材料发生断键、氧化、交联等化学反应，使 其分子结构发生变化，影响材料的绝缘性能，对电气电子设备的安全运行构成威胁[5]。因此， 研究高能辐射对聚合物绝缘材料性能的影响，对于提高电气电子设备的可靠性、保障核设施 的安全具有重要的理论意义和工程实用价值。 基金项目：教育部博士点基金新教师类(20100032120082) 作者简介：高宇(1981-)，男，副教授，主要从事高电