GB/T 26168.1-2010 电气绝缘材料 确定电离辐射的影响 第1部分：辐射相互作用和剂量测定

ICS29．035．20

K15

a目

中华人民共和国国家标准

GB／T26168．1—2010／IEC

电气绝缘材料确定电离辐射的影响

第1部分：辐射相互作用和剂量测定

Electricalof

materials--Determinationtheeffectsof

insulatingionizing

radiation--Part1：Radiationinteractionand

dosimetry

(IEC

60544—1：1994，IDT)

201卜01-14发布201

宰瞀辫鬻瓣警麟瞥星发布中国国家标准化管理委员会促111

60544-1：1994

GB／T26168．--2010／IEC

目次

前言…………

引言…·…………·…………·

1范围…………………·…

2规范性引用文件………·

3术语和定义……………-

4评估绝缘材料耐辐射能力要考虑的因素ⅢⅣ●，，2

5剂量测定方法…………·3

6X射线或7射线吸收剂量的测定……·6

7电子辐射的剂量估算方法…···………·

附录A(规范性附录)带电粒子平衡厚度

附录B(规范性附录)数值因数^的推导

参考文献……8¨¨∞

60544-1：1994

GB／T26168．1—2010／mc

刖罱

GB／T

26168((电气绝缘材料确定电离辐射的影响》分为4个部分：

——第1部分：辐射相互作用和剂量测定；

——第2部分：辐照和试验程序}

——第3部分：辐射环境下应用的分级体系；

——第4部分：运行中老化的评定程序。

本部分为第1部分。

本部分等同采用IEC

用和剂量测定》。

本部分在等同采用IEC60544—1：1994时做了如下编辑性修改：

——用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”。

——删除了国际标准的前言。

——本部分的引用文件，对已经转化为我国标准的，一并列出了我国标准及其与国际标准的转化

程度。

——本部分增加规范性引用文件章节，以下章节编号顺延。

——根据GB／T1．1将原标准附录B中的参考文献单独列出。

本部分的附录A、附录B为规范性附录。

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(SAC／TC301)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：孙建生、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。

Ⅲ

60544—1：1994

GB／T26168．1—2010／lEe

引言

要制定合适的标准来评价绝缘材料的耐辐射能力是十分复杂的，因为这些标准与材料的使用条件

有关，例如，如果绝缘电缆在为反应堆添加燃料的操作中变弯眭珏，它的使用寿命就是电缆吸收辐射剂量

后，它的一项或多项力学性能降到规定值以下所需的时间。环境的温度、周边空气的组成以及吸收全部

剂量所需的时间(剂量率或通量)都是决定化学变化速率和机理的重要因素，在某些情况下，短时变化也

会成为限制因素。

首先必须明确材料曝露的辐照区域以及最终吸收的辐射剂量；其次，必须建立材料力学性能和电性

能的测试方法，以便确定辐射降解，再将这些性能与应用要求联系起来从而形成合适的分级体系。

本部分介绍了绝缘材料的电离辐射效应相关情况；第2部分描述了在辐照过程中如何保持不同的

曝露条件，也明确了这些条件的控制方法，以便得到需要的性能，此外，它还建立了一些重要的辐照条

件，制定了性能变化的测定方法以及相应终点判据；第3部分定义了绝缘材料耐辐射能力的分级体系，

并且提供了一套在辐射条件下表征工作稳定性的参数，是一个选择绝缘材料的导则；第4部分介绍运行

中老化的评定程序。

Ⅳ

60544-1：1994

GB／T26168．1—2010／IEC

电气绝缘材料确定电离辐射的影响

第1部分：辐射相互作用和剂量测定

1范围

GB／T

26168的本部分规定了评价电离辐射对所有类型有机绝缘材料影响需考虑的各种因素。

本部分适用于针对x射线、7射线和电子射线，还提供了剂量测定术语指南、照射量和吸收剂量的

测定方法，以及吸收剂量的计算方法。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB／T

26168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。

GB／T26168．2—2010

电气绝缘材料确定电离辐射的影响第2部分：辐照和试验程序

(IEC60544—2：1991，IDT)

26168．32010

GB／T电气绝缘材料确定电离辐射的影响第3部分：辐射环境下应用的分级

60544—4：2003，IDT)

体系(IEC

3术语和定义

以下术语和定义适用于本部分。

3．1

照射量(x)exposure

得的商，其中dQ的值是在质量为dm大气中，由光子释放的全部电子(负电子和正电子)在大气中完全

被阻止时所产生的离子总电荷的绝对量：

x一塑

dm

照射量的国际单位是库伦／千克(C／kg)，原单位伦琴R：1R=2．58×10～C／kg。

照射量描述了在标准的参考物质——大气中辐照，电磁场的电离辐射对材料产生的影响。

3．2

flaence

电荷通量(Q’)electroncharge

电荷通量(Q’)是dQ与dA的比值，dQ是时间t内在面积dA上发生的电子电荷碰撞数：

Q，_簧

3．3

current

电流密度(J)electron

density

电流密度(j)是dQ’与出的比值，dQ’是时间间隔出内的电荷通量：

．dQ’d2Q

’一dt一面五

3．4

dose

吸收剂量(D)absorbed

吸收剂量(D)是与辐照场性质无关的被辐照材料吸收的能量，吸收剂量D是歪与dm的比值，d；是

1

60544-111994

GB／T26168．1—2010／IEC

质量为dm的材料吸收到的电离辐射能的平均值。

D一毫

吸收剂量的国际单位是戈瑞(Gy)：

1Gy一1rad)。

J／kg(一102

由于定义中没有区分材料的种类，戈瑞仅能用于针对某一具体材料而言。吸收剂量部分取决于被

辐照材料的组成，不同的材料，即使曝露在同样的辐射场中，其吸收剂量往往也不同。

3．5

doserate

吸收剂量率(西)absorbed

吸收剂量率(D)是dD与出的比值，dD是时间间隔出内吸收剂量的增量：

D一粤

d￡

吸收剂量率的国际单位是戈瑞／秒(Gy／s)；

1Gy／s一1tad／s=0．36Mrad／h)。

W／kg(一102

4评估绝缘材料耐辐射能力要考虑的因素

4．1辐射场的评估

对于不同的辐射类型，其对辐射场的描述也不同。

4．1．1电磁辐射场可用光量子密度和能量分布来描述，然而习惯上将能量达到3MeV的x射线或7

射线用它在大气中的电离效应来描述，因此使用照射量的概念。

4．1．2通常用电流密度(流速)来描述粒子场，如果粒子具有能量分布，比如电子柬，就需要加上能谱的

信息。

4．1．3最终目的都是为了将置于辐射场中的任何材料的吸收剂量和剂量率能够计算出来。将不同的

材料曝露于等通量的光子或粒子下，它们吸收的能量可能是不同的。首要目标是确定标准的方法和步

骤来测量曝露绝缘材料的辐射场特性。第五章列出了一系列符合这一目标的辐射剂量测定技术和相关

参考文件。

4．2吸收剂量和吸收剂量率的确定

利用辐照探测器(例如电离箱、热量计和化学剂量计)来测量，并计算辐射场中被辐射材料的吸收剂

量或吸收剂量率数据的技术已比较完善。第5章讲述了可靠且方便的测量技术，第6章包含了用在

x射线或7射线中测量的数据来计算其他材料的吸收剂量或吸收剂量率，其数据依赖于材料或能量，而

第7章给出了估算电子辐射剂量的方法。

4．3辐射诱导的变化及其测定

尽管辐射与物质的相互作用的种类是繁多的，但主要过程还是分子中离子的产生和电子激发态的

形成，进而导致自由基的产生；辐射也会产生自由电子，这些自由电子会在低位能点被捕获；第一种现象

E10]

会造成材料永久的化学、力学和电性能的变化，第二种现象会导致暂时的电性能变化o

4．3．1永久性变化

在高分子材料中，辐照过程中产生的自由基会导致裂解和交联反应、从而改变绝缘材料的化学结

构，通常会导致力学性能的降低，力学性能降低会频繁导致电性能发生显著改变，但是更严重的是在力

学性能严重降低之前，电性能有时会发生重大变化。例如，介质损耗角和介电常数的变化对谐振电路的

可靠性影响很大。交联和裂解的程度依赖于吸收剂量、吸收剂量率、材料结构和辐射的环境条件，因为

自由基有时消除的很慢，可能会发生辐射后效应。

4．3．1．1环境条件和材料形状

在测量辐射效应过程中，要严格控制并记录环境条件和材料形状，重要的环境参数包括温度、反应

2

60544—1：1994

GB／T26168．1--2010／IEC

介质以及辐照期间的机械和电应力，如果有空气，由于氧气扩散效应和氢过氧化物断裂速率常数的原

因，辐照时间(通量和剂量率)也是很重要的试验参数，这两个因素都与时间相关。要控制影响聚合物中

氧气扩散和平衡浓度的条件，包括：温度、氧气压力、材料形状以及辐照时间。

如果用连续的应力来模拟同时有多种应力的效果，例如：高温下辐照，可能会出现其他结果；如果试

样先辐照再加热或者反过来，结果可能也是不一样的。

4．3．1．2辐射后效应

在有机聚合物中，反应活性物质(如残留的自由基)的缓慢消耗会导致辐射后效应。在进行评价的

时候应对此作出修正试验，测试应在辐照后适当的时间内进行，并确保试样被保存在标准的实验室气氛

中。氧气与残余自由基的反应会导致进一步的降解。

4．3．2短时效应

4．3．2．1尽管本条不包括辐照过程中的性能测试，但是一些基础内容还是会涉及到。短时效应主要表

现为辐照过程中以及之后的电性能变化，诸如诱导电导率；可以通过测定诱导电导率来确定短时辐射效

应。这些效应主要与剂量率有关。

4．3．2．2经验表明，诱导电导率和吸收剂量率D通常不完全成比例关系，反而随着D。变化，n小于1。

辐射灵敏度描述如下：

m一尬。

为了确定^和a，至少要进行两项测试，更复杂的是，k和n也和吸收总剂量有关。

4．3．2．3由于电极材料中的光电子和康普顿电子会干扰试样本身的感应电流，所以对于诱导电导率的

测量是非常精密的。穿过电离气体的离子流如果不消除，也会造成测量错误。应该确定消除这些干扰

因素而保留相关因素的测试方法。

4．3．2．4为了方便起见，使用单位剂量率的一个简单参数、例如诱导电导率吒和在同样测试条件下测

得的暗电导率O'o的比值巩／％来表征材料短时效应的敏感性。

5剂量测定方法

5．1综述

在已知的辐射场中，使用物理测量方法而不依赖仪器测量来测定照射量、电流密度或者吸收剂量的

方法称为绝对方法。定义中不直接涉及绝对方法的精确性，但是对仪器技术的研究和辐射诱导反应的

基础研究结果表明，这些绝对方法，例如热量计，被广泛视为主要的剂量测定标准方法。在辐射效应的

研究中，不仅经常用到这些实验方法，而且在辐射源计量的国家或国际标准实验室中能见到这些方法的

应用。对于光子源，测量精度为在2％～3％。这些方法可以作为不同实验室比较的可靠标准。

除了这些绝对方法，还有用于计量并有很多用途的，可测定吸收剂量的相对辐射量测定方法口“。

这都是基于在辐照场中，计量用材料吸收能量后能发生各种可测的化学反应或能量转移。许多辐照感

应物，例如塑料薄膜或无机固体物被用于剂量测定，这样既相对容易操作且结果易于分析，在对于精度

要求不高的时候，其优势明显。

5．2绝对方法

5．2．1伽马射线

5．2．1．1大气电离室可用于测量3MeV及以下的照射量x。也就是说，它们设计用于测量大气中电

荷量dQ以及产生电离电子的大气质量dm。

5．2．1．2如果D不太高，在确定达到平衡条件的情况下，可用空腔电离室测量照射量”]。如果在特定

的介质中，使用空腔电离室测定吸收剂量，所用的腔壁和气体都要与介质相匹配。对于某一特定类型的

辐射，如果在两种介质中由吸收辐射造成的次级电离粒子的通量密度和能量分布相同，就可以说两种材

料相配。

5．2．1．3量热计的工作原理是：在辐射场中吸收能量，保留这些能量并转化为热能，而热量可以通过系

3

60544-1：1994

GB／T26168．1—2010／IEC

统温度的升高来测量“]，系统的热容可通过与辐射产生相同温升的电能输入量来测定。在某些系统中，

辐射能量通过化学反应或非化学反应转化为化学能会有一些偏差，但这些偏差是可以校正的。尽管如

此，由于吸收的辐射能向热能的转化建立了一个能量沉积与辐射量无关的系统，量热计已成为一种绝对

方法，而其他标准方法都必须根据它来校正。

5．2．2电子柬

5．2．2．1辐照量或放射量测定采用的是未修正的物理测定方法来测定吸收剂量或电子通量。有两种

绝对方法可测定辐射量或放射量：一个是量热计法，另一个是电流密度计法。这些绝对方法主要用于校

正常规剂量计，如果不使用常规薄膜剂量计的话，一般很难测量剂量一深度分布。

5．2．2．2量热计法用于测量吸收剂量或能量通量。如果使用高空问分辨率的常规剂量计来测量相对

剂量一深度分布，测得材料单位面积上的吸收能量就能够确定吸收剂量。简单的准绝热方法能被用作部

分吸收型量热计oo和全吸收型量热计。

5．2．2．3电流密度方法是通过测量电子加速器单位面积辐射场的电荷或电流，它是一种放射量计量方

法o[33]。这不是一种剂量测定方法，但是如果在同样的吸收材料中，与密度计的电荷吸收器相碰撞的平

均电子能量和相对剂量一深度分布可用常规剂量计测出，这种方法就可用来测量吸收剂量。法拉第杯常

用于电子束的电荷测量，但不适用于广角分布的宽电子束在单位面积上的电荷或电流的精确测量，测量

电子加速器的散射宽电子柬的一种简化方法是使用组装的非真空室石墨电荷吸收器“目口“。

通过吸收器组装和与斜入射相关的电子背散射修正的特殊装置，能精确测得有效吸收面积；通过减

少中心吸收器周围的额外电场的形成可避免周围空气中电离电荷的影响。

5．3相对方法

5．3．1化学转化剂量计的原理是：在辐射过程中会发生特定反应，而反应程度与吸收剂量成比例关系。

硫酸亚铁(弗里克剂量计)被确定为此类方法中的标准，也是最可靠的，它应用广泛，适用于不同实验室

之间的比较H][9][1]。其他体系也是很重要的，因为它们能够扩展硫酸亚铁方法的使用范围。氨基酸类

量计[18][22][23][34][32]。

5．3．2其他相对方法都基于光致发光或热致发光产生的物理效应oj[zⅡ“。

5．3．3如果由于环境条件(辐射前后的温度、湿度、气氛、光照等)、剂量率和辐射能谱的不同，相对剂量

计会出现偏差，那它就只能在与校正条件一样的情况下使用。其他造成偏差的原因有：辐射前后的不稳

定性、批次差别、响应特性的非线性、尺寸偏差、纯度或化学效应等。

5．3．4如果剂量计特性与7射线和电子柬的辐射参数，如电子能谱、剂量率、辐照时间、辐照温度等无

关，那么在7射线下获得的校正常数或校正曲线也能适用于电子束。

5．4测量吸收剂量的推荐方法

5．4．1表1列出了一部分绝对方法和相对方法及其特性，例如：

——吸收剂量和吸收剂量率的范围；

——辐射能的影响；

——温度或湿度的影响；

——薄膜或目标物的材料和厚度；

——输出类型；

——实际应用情况；

——参考文件。

5．4．2对于绝缘材料在高吸收剂量或高吸收剂量率下的辐照测量，难以使用剂量计，因为剂量计的部

件会产生辐射效应或受损坏(比如，电离室的绝缘损坏)。

为了避免这种情况，需要特殊的试验和工艺。对列出的大多数方法的更全面综述可见[4]，以及表

1列出的参考文件。

4

60544-1：1994

GB／T26168．1—2010／IEC

冒

生

钗

轴善量

热

己

鲁●

蝇靶

箍丑祷妇

。恒舞咖啦

越

。稚件’件幕趸镩镇

翻餐旺脚喾噫蟠丑罄划

划蕞啦蜊鲻熏蠡扛世魈>悯

班魁巽

捌岛苦涮删删碟o

椒塑

喇《舞。罹翎嚣嚣

捌

雹害m芒髻咖林

艇

暖型脚爿竹嚣

耙冀辎惺旺怛薹州

峨_曜佃1I]口窭

垂鋈罾裂

醯

p

，，恨

恺墨譬勺。≈墨

赠醯醯爹銎譬∞善k盐

根}R曷魁越H’醯墨懈薹萋

2芸蝰p

p芸o

。求曲妥车虽

挂

§冰；：

∞懈

斗I《誉蟥i警

恨露目七

蛔咖榷；妻锰啾魏藿善

篮恨

勰制撂醯

蠼恹旺牡●幕掣掣一嚣露壮爨jJi’疆喜袒匿爹|||昌一

N

一琳

。

H×

晤