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原子力発電所の低圧ケーブル非破壊劣化診断技術
Investigation of Non-destructive Diagnosis Technologies for Electrical Cables
in Nuclear Power Stations
三宅悟(Satoru Miyake)*

要約 我が国の原子力発電所が運転を開始して以来，30 年近く経過しており，原子力発電所の安全性，信頼性の確保ならびにプラントの高経年化の観点から，プラントの神経でありまとまって保修取替が困難なケーブルの劣化度及び残存寿命を非破壊的に診断できる技術を開発する必要がある．
発電所の構内に布設されている低圧ケーブルについては，目視点検や絶縁抵抗測定による健全性の確認は行われているが，それだけでは劣化度や残存寿命の診断は困難である．
本研究では，既存の非破壊診断技術であるところの表面硬さ試験（indenter），熱重量分析，誘電正接試験，酸化誘導試験及び超音波（回折 SH 波）伝播時間測定の手法を用いる技術の適用可能性について試験を行った．
試験は，原子力発電所に用いられている低圧電気ケーブルの中から３種類のものを選定し，それらのケーブルに対して，何種類もの条件下での，放射線照射だけの加速劣化，温度だけの加速
劣化及び放射線照射と温度との複合環境下での加速劣化を生じさせ，劣化時間の関数として，引張試験の伸び，表面硬さ試験，熱重量分析，誘電正接試験，酸化誘導試験及び超音波（回折 SH波）伝播時間について測定を行った．
測定されたデータの解析は，AEA Technology の Burnay と Rudd により提案された実験式を用いて，時間，温度及び照射線量率を重ね合わせる方法によった．この方法を，先ず，引張試験の伸びに対して適用した．引張試験の測定値，熱劣化の温度と劣化時間，照射劣化の照射線量率と照射時間及び熱と放射線同時加速劣化の条件と時間を用いて，Rudd の式におけるモデルパラメータを求めた．このモデルパラメータを用いて，同式により各試験測定点の移動係数を計算した．
そして，伸びの各々の測定点をその測定点が得られた等価時間（即ち，移動係数と劣化時間との積）に対してプロットし，等価時間に対する伸びのマスターカーブを作成した．その後，表面硬さ試験，熱重量分析，誘電正接試験，酸化誘導試験及び超音波伝播時間測定の非破壊試験データを等価時間に対してプロットし，伸びのマスターカーブとの比較を行った．その結果，表面硬さ
試験データのマスターカーブが，試験に用いた３種類のケーブルに対して実施したいづれの劣化
条件においても伸びのマスターカーブとの強い相関を示したので，ケーブルの劣化度及び残存寿
命を非破壊的に診断する技術として，有効であることが分かった．
キーワード

低圧ケーブル，ケーブル劣化，表面硬さ（indenter），熱重量分析，誘電正接，酸化誘導，超音波（回折 SH 波）伝播時間，寿命予測，合成劣化グラフ

Abstract
Nuclear power stations in Japan have been operating about thirty years. So, it isimportant for safety, stable operation and aging management of nuclear power stations to investigate
non-destructive diagnosis technologies relative to the amount of degradation and residual life ofelectrical cables.
Low voltage cables in nuclear power stations are examined visually and by insulation resistance tests
to verify their intactness, but those examinations are not effective to estimate the amount ofdegradation and residual life of electrical cables.
Therefore, this study was carried out to investigate the applicability of existing non-destructive
diagnosis technologies, including indenter measurements, thermogravimetric analysis, dielectric loss,
oxidation induction time and temperature and ultrasonic wave (diffracted share horizontally wave)
transmission time, relative to the amount of degradation and residual life of electric cables.
Measurements have been made on changes in tensile elongation, indenter measurements,
thermogravimetric analysis, dielectric loss, oxidation induction time and temperature and ultrasonic*（株）
原子力安全システム研究所

技術システム研究所

99

wave transmission time. These are being measured as a function of aging time in several different
aging conditions, including radiation aging, thermal aging and combined radiation/thermal aging.
Analysis of the test data obtained during these measurements is based on time-temperature-dose rate
superposition using an empirical relationship, which was initially developed by Burnay and refined by
Rudd of AEA Technology. The superposition method is initially applied to the tensile test data, since
this is usually regarded as the prime indicator of aging degradation. The values of tensile test data,
aging temperature and aging time, aging dose rate and aging time, and combined radiation/thermal
aging condition and aging time are used to estimate model parameters in the equation given by Rudd.
Then, using the model parameters, the shift factor for each test condition is calculated by the equation
to obtain the equivalent time for each data point. Next, each value of elongation is plotted versus theequivalent time of the data, to form a master curve of the elongation data as a function of theequivalent time. After that, non-destructive test data, including indenter measurements,
thermogravimetric analysis, dielectric loss, oxidation induction time and temperature and ultrasonicwave transmission time, are also plotted versus the equivalent time of the data and compared with themaster curve for elongation.
The master curve for indenter measurements showed a correlation with the master curve for
elongation. The indenter measurements proved to be an effective, non-destructive diagnosis
technology relative to the amount of degradation and residual life on electrical cables for the threecable types tested, at every kind of aging condition in the test.
Keywords

low voltage cable, degradation on electrical cable, tensile elongation, indenter measurements,

thermogravimetric analysis, dielectric loss, oxidation induction time and temperature, ultrasonic wave
(diffracted share horizontally wave) transmission time, lifetime predicion, superposed degradatiom master curve

1.

はじめに

いて，広範囲の温度及び放射線の複合環境下で長時
間暴露による加速劣化を生じさせ，破壊試験である

原子力発電所用ケーブルは，電圧種別で大別すると 6.6kV 以上の高圧用と 600V 以下の低圧用になる．

機械的引張試験の伸びを劣化の指標として，次の試験を行った．

高圧ケーブルについては，直流漏れ電流法，部分放

すなわち，発電所のケーブル布設場所での使用可

電法等の電気的な診断技術が確立されつつありかな

能な非破壊劣化診断技術として選んだ表面硬さ試験

り進んでいる（１）．

（３）
（４）
（５）
（indenter），熱重量分析（１），誘電正接試験（６），一方，発電所の構内に布設されている低圧ケーブ（７）
酸化誘導試験（OIT，OITP）
及び超音波（回折 SH

ルについては，目視点検や絶縁抵抗測定による健全波）伝播時間測定（８）の各測定手法によりケーブルの性の確認は行われているが，それだけでは劣化度や絶縁材料と被覆材料の劣化による変化を測定し，そ残存寿命の診断が困難である．このため，ケーブルれぞれの試験毎の測定値を時間依存データの重ね合を布設状態のままでケーブルの性能を損なうことな

わせ法（９）（10）によるデータの重ね合わせを行い，そく，劣化度を測定できる非破壊劣化診断技術の確立のデータを比較し，発電所で適用できる低圧ケーブが望まれている．

ルの非破壊劣化診断技術の確立を目指し検討した．

一般に原子力発電所におけるケーブルの環境は通以下，その結果について述べる．

常運転時の平均温度は 30 ℃〜 60 ℃，線量率は1Gy/h 以下であるが，ケーブルの絶縁材料や被覆材

2.

試験試料

料として用いられている高分子材料は，空気中において，低線量率の放射線環境下で熱が加わると相乗原子力発電所で使用されている低圧ケーブルに効果によって酸化劣化が促進されることが知られては，低圧電力用，制御用そして計装用があるが，そいる（２）．

の中で代表的な絶縁材料及び被覆材料が使われていそこで本研究では，原子力発電所用ケーブルを用るケーブルを選定した．それを表１に示す．

100

表１
種

別

試験用ケーブル

絶縁材料

被覆材料

ケーブル記号

サイズ

FR-PSHV

2 芯，8mm２〃（EPR） 難燃クロロスルホン化ポリエチレン（CSPE） FR-CPHS

10 芯，2mm２〃（EPR） 難燃低塩酸特殊耐熱ビニル（PVC）

低圧電力ケーブル 難燃 EP ゴム（EPR） 難燃低塩酸特殊耐熱ビニル（PVC）
制御ケーブル3.

試験試料の作成

試験試料は，ケーブルを分解し，絶縁材料と被覆

4.

FR-CPSHVS 4 芯，2mm２

試験試料の加速劣化

上記３項の要領で作成した試験試料を，空気中で，材料を別々にしたものと，ケーブル状態の２種類を

放射線劣化，熱放射線複合劣化及び熱劣化の 3 つ条

作成した．

件で加速劣化を行い，加速劣化期間中に 6 回測定しケーブルを分解して作成した試験試料の形状は，引張試験の絶縁材料は管状，被覆材料はダンベル状

た．
劣化条件は表２ないし４の通りである．

で構成されている．
もう一方のケーブル状態の試験試料は，誘電正接試験と表面硬さ試験用として作成した．

表２

絶縁材料（EPR）加速劣化条件（引張試験，酸化誘導試験，熱重量分析，超音波
伝播時間測定）3.1

引張試験他用試験試料

放射線

60

Co

照射線量率 650 −200 −85 −40 Gy/h

酸化誘導試験（7）及び熱重量分析（1）用の試験試料

20 ℃

室温

は引張試験後の試験試料から分析用として採取した．また，超音波伝播時間測定（8）用は引張試験後

γ線

劣化時間
熱＋放射線 γ線の試験片を使用した．

60

温度／照射線量率 40 ℃／240 −99 Gy ／h

試験試料形状60 ℃／236 −103 Gy ／h

・絶縁材料

劣化時間

管状

熱

試験試料長さ

90 mm

ゲージ長さ

30 mm

・被覆材料

表３

ダンベル形状（ISO-3F Type 2）
試験試料長さ

50 mm

ゲージ長さ

20 mm

ゲージ幅

4 mm

誘電正接試験他用試験試料

試験試料形状100 −110 −120 ℃

劣化時間

最大 7100 時間

被覆材料（CSPE）加速劣化条件（引張試験，熱重量分析，超音波伝播時間測定）
放射線

γ線

60

Co

照射線量率 780 −200 −85 −40 Gy/h
20 ℃

劣化時間
最大 6900 時間
60
γ
熱＋放射線
線
Co
温度／照射線量率 40 ℃／295 −109 Gy ／h

ケーブル状態試験試料長さ最大 6900 時間

温度

室温

3.2

最大 6900 時間Co

60 ℃／289 −120 Gy ／h

1m
劣化時間

片方の端から被覆材料を 75mm 剥がした．
また，絶縁材料を端から 20mm 剥がし導体を露出させ誘電正接試験用端子とした．

熱最大 6600 時間

温度

100 −110 −120 ℃

劣化時間

最大 6000 時間

101

表４

被覆材料（PVC）加速劣化条件（引張試験，熱重量分析，超音波伝播時間測定）
放射線

γ線

60

0.1W/g に達する点の曲線に対する接線と基線とのCo

照射線量率 780 −200 −85 −40 Gy/h交点から求めた．
この試験に使用する装置は，被覆材料の PVC 及

20 ℃

室温

試験試料の量は約 10mg 使用し，10 ℃/min の速度で昇温した．発熱開始温度は，基線からの偏差が劣化時間
最大 6900 時間
熱＋放射線 γ線 60Co
温度／照射線量率 40 ℃／295 −109 Gy ／h

び CSPE を加熱する際に発生する塩素ガスによって，装置が腐食されるためこれらの材料については試験をしなかった．

60 ℃／289 −120 Gy ／h
最大 2300 時間

劣化時間
熱

温度

90 −100 −110 ℃

劣化時間

最大 4500 時間5.3

酸化誘導期間試験（OIT）

酸化誘導期間試験（7）は，示差走査熱量計を使用し，試験試料を下記に示す温度で保持し発熱開始までの時間を測定する．

表５

ケーブル状態試料加速劣化条件（表面硬さ試験（indenter），誘電正接試験）
放射線

γ線

60

温度までは 50 ℃/min で昇温し，その後，試験温度

Co

照射線量率 130 −85 Gy ／h
850 Gy ／h（ケーブル中央部）
劣化時間
最大 3900 時間
60
熱＋放射線 γ線
Co

ジガスを窒素から酸素に切り替える．
0.02W/g に達する点の曲線に対する接線との交点から求めた．

温度／照射線量率 60 ℃／75 Gy ／h

この試験に使用する装置は，被覆材料の PVC 及最大 3900 時間

び CSPE を加熱する際に発生する塩素ガスによっ

劣化時間
熱まで 5 ℃/min で昇温する．試験温度になれば，パー
発熱開始時間は，基線と基線からの偏差が

20 ℃

室温

試験試料の量は，約 10mg 使用した．パージガス
は最初，窒素を使用し，試験温度よりも 10 ℃低い

温度

100 ℃

て，装置が腐食されるためこれらの材料については

劣化時間

最大 3900 時間

試験をしなかった．
試験温度（初期の発熱開始時間が 20 分から 30 分になる温度を選んだ）

5.
5.1

試験要領
引張試験

ケーブル

絶縁材料（EPR）

FR-PSHV

185 ℃

FR-CPSHVS

175 ℃

FR-CPHS

190 ℃

引張試験は常温で，引張速度を絶縁材料は200mm/min，被覆材料は 100mm/min で測定し，1バッチの試験は試験片 5 個の平均から求めた．

5.2

酸化誘導温度試験（OITP）

5.4

熱重量分析（TGA）

熱重量分析（1）は，熱重量分析計を使用し試験試料の温度を一定速度で上昇させて，試験試料の重量（7）酸化誘導温度試験

は，示差走査熱量計を使用し試験試料の温度を一定速度で上昇させて，試験試料の発熱開始時の温度を測定する．

が 5 ％低下した時の温度を測定する．
試験試料の量は約 15mg 使用し，パージガスは酸素を使用して，10 ℃/min の速度で昇温し測定した．

102

5.5

超音波伝播時間測定（回折 SH 波）

6.

結果

超音波伝播時間測定（8）は，東芝タンガロイ㈱製

現在，ケーブルの劣化の指標として，引張試験の

材料表面音診機 USH-A を用い，プローブ（1.6MHz

伸びを基準としている．５項に記載した６種類の非の SH 波）を使用して，超音波のケーブル材料内の破壊劣化診断技術による測定結果を，伸びを劣化の伝播時間の計測をする．

指標として比較する．
相異なる加速劣化条件による測定結果を直接比較

5.6

することはできないので，合成劣化グラフ法を用い誘電正接試験（tan δ）

る．すなわち，AEA Technology の Rudd が提唱し
（6）は，Electro Scientific 社製 Videoている時間，温度及び照射線量率の重ね合わせによ

Bridge2160 を用い，導体と遮へい層間で，遮へいる移動係数式（１）により，時間依存データの重ね

層のないケーブルは導体間で，周波数が 20Hz から合わせ法（９）（10）を用いて試験データの劣化時間を移150kHz の範囲で計測する．

動させ，合成劣化グラフを作成する．

誘電正接試験

・積分時間： 180 msec
・電圧

E 1
1
Ex 1
1
x
（T,
D）＝ exp−−−−−−− 1＋kD exp−−−−−−−a
R T TrefR T T ref5 msec・設定時間：： 1.5 V（１）

T ：試験温度（K）

5.7

Tref ：基準温度（K）

表面硬さ試験（indenter）
（3）
（4）
（5）

表面硬さ試験

E ：活性化エネルギー（cal/mol）

は，Ogden 社製 Indenter

R ：気体定数（1.99 cal/mol）

Polymer Ageing Moniter を用い，プローブを一定速

D ：照射線量率（Gy/sec）

度でケーブルの被覆材料または絶縁材料に所定の力

k ：モデル定数

で押し当て，プローブの押し込み量を計測し，そのx ：モデル定数

カーブの傾きで求める．その比率を IM（indenter
まず，（１）式の活性化エネルギー E とモデル定

modulus）N/mm で表す．
データは，絶縁材料は任意の箇所 5 点を計測しそ数 k 及び x の値は引張試験結果から求め，引張試験の平均から求め，被覆材料は長さ方向 10 点，円周以外の試験結果についてはこの値を使用し，移動係

方向 3 点の計 30 点を計測しその平均から求めた．

数式（１）により各劣化条件に適用すべき移動係数

計測条件を算出する．次に，（１）式から算出した移動係数

被覆材料：力の上限 10 Nと各劣化条件の劣化時間との積で定義される等価時

測定範囲 4.5 〜 9.0 N(この間の傾き)
絶縁材料：力の上限 4 N間を求めて，各データを等価時間に対しプロットして合成劣化グラフを作成する．

測定範囲 1.5 〜 3.5 N(この間の傾き)

具体的には，熱による加速劣化においては，表２
ないし４に示したように３種類のケーブルについ

測定時のプローブ ﾞ 速度 （mm/min）て，それぞれ３通りの加速劣化温度を選んだ．それ

ケーブル

被覆材料

絶縁材料

らの温度のなかから選んだ特定の加速劣化温度のデ

FR-PSHV

55ータを基準とし，その他の２通りの加速劣化温度に

FR-CPSHVS

5

5

対するデータを時間軸側へ移動し最適な重ね合わせ

FR-CPHS

75状態になる各温度の移動係数を求める．また，熱劣化の移動係数式（２）は（１）式から次のように導
かれる．

103

E 1
1
（T）
−−
b ＝ exp−−−−−
R T Tref（2）

プロットし，その傾き（３）式から活性化エネルギ
ー E を求める．

E
傾き = −＿ log 10 eR

次に，アレニウスの関係を使用して，これらの各温度の移動係数値を図１に示すように 1/T に対して

（3）

log b（T）

また，放射線劣化と熱放射線複合劣化について，
熱劣化で使用した特定の温度データを基準とし，各劣化条件のデータを時間軸側へ移動し最適な重ね合E
傾き = −＿ log 10 eR

わせ状態になる各劣化条件の移動係数を求める．
次に，上記で求めた各劣化条件の移動係数を（１）式に代入し，各劣化条件の移動係数が当てはまるモ

0b（T）=1デル定数 k と x を決める．
表６に各試験データの重ね合わせから求めた移動（Tref ℃）
１／ T（K − 1）

図１

係数と，この移動係数から求めた活性化エネルギー
E とモデル定数 k 及び x の値を示す．

活性化エネルギー（E）の特定図

表６

試験結果から求めた移動係数とモデルパラメータ（a）絶縁材料（EPR）（b）被覆材料（CSPE，PVC）

劣化条件

移動係数

劣化条件

移動係数

温度 照射線量率

ケーブル種別温度 照射線量率

ケーブル種別℃

Gy/hFR-CPHSFR-PHSV FR-CPSHVS

20

650

17.3

11.2

10.9

20

200

6.8

3.6

20

85

3.0

20

40

40

240

FR-CPHS FR-PHSV FR-CPSHVS（CSPE） （PVC）
（PVC）

℃

Gy/h

2.8

20

780

0.26

8.8

7.6

1.28

1.4

20

200

0.081

3.6

2.6

2.0

0.77

0.61

20

85

0.043

1.5

1.3

10.3

4.0

3.3

20

40

0.019

1.1

0.83

40

99

9.6

3.9

2.9

40

295

0.16

5.8

4.3

60

236

4.5

1.3

1.4

40

109

0.23

7.7

6.1

60

103

4.8

1.35

1.5

60

289

0.093

3.1

2.4

100

0

1.0

0.35

0.5

60

120

0.065

3.1

2.8

110

0

3.2

1.0

0.6

90

0

0−

1.0

1.0

120

0

7.5

1.7

1.0

100

0

0.15

1.5

1.8

110

0

0.45

2.6

2.2

0

1.0

1−

1−

モデルパラメータE（kcal/mol）

29

15

15

120

k（s/Gy）

180

56

52

モデルパラメータ

1

1

E（kcal/mol）

27

13

16

383

393

k（s/Gy）

4.2

75

75

x

0.88

0.8

0.8

x
Tref（K）

0.95
373

Tref（K）

393

363

363

104

6.1

800

引張試験

700
600

の合成劣化グラフを示す．これは，熱劣化条件の温度 100 ℃，線量率 0 Gy/h の条件を基準にし，他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸側へ平行移伸び（％）

図 2 に FR-CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の伸び

500
400
300
200

動させ，重ね合わせたグラフである．
図２に示すとおり，伸びは時間の経過とともに低100

下し，各劣化条件のデータもよく重なり，バラツキ

0
0

1

2

も小さい．
650 Gy/hr, 20℃
40 Gy/hr, 20℃
99 Gy/hr, 40℃
110℃

他のケーブルの材料についても，同様の結果であ
った．

6.2

酸化誘導温度試験（OITP）

3

4

5

6

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）

図2

200 Gy/hr, 20℃
240 Gy/hr, 40℃
103 Gy/hr, 60℃
120℃

85 Gy/hr, 20℃
236 Gy/hr, 60℃
100℃
マスタカーブ伸び 合成劣化グラフ FR − CPHS EPR 絶縁

図 3 に FR-CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の酸化誘導温度の合成劣化グラフを示す．これは，熱劣化
800

条件の温度 100 ℃，線量率 0 Gy/h の条件を基準に240し，他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸側220

ると，伸びの低下とは概ね同様の傾向を示してはいるが，熱劣化させた試験試料では，酸化誘導温度は時間が経過するも低下しなかった．また，それ以外

200
500
180

400

160

300

140

200

120

100

伸び（％）

図 3 に示すとおり，伸びのマスタカーブと比較す

600

OITP温度（℃）

へ平行移動させ，重ね合わせたグラフである．

700の劣化条件の試験試料の結果についても劣化により100低下はするが，データのバラツキが大きい．

001

この測定手法では，測定対象材料が制限され，劣化特性が劣化条件に依存すること及び合成劣化グラ
フでの重ね合わせデータのバラツキが大きいことに

3

4

5

6

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）

他のケーブルの EPR についても，同様の結果であった．

2

650 Gy/hr, 20℃
40 Gy/hr, 20℃
99 Gy/hr, 40℃
110℃

図3

より，劣化診断技術としては，適用範囲に制限をさ200 Gy/hr, 20℃
240 Gy/hr, 40℃
103 Gy/hr, 60℃
120℃

酸化誘導温度85 Gy/hr, 20℃
236 Gy/hr, 60℃
100℃
伸びマスタカーブ

合成劣化グラフFR − CPHS EPR 絶縁

れる．

6.3

酸化誘導期間試験（OIT）

このため，合成劣化グラフのデータが十分得られなかった．

絶縁材料 EPR の発熱開始時間の初期値を約 20 分
から約 30 分となるような試験温度で測定したが，他のケーブルの EPR についても，同様の結果であった．

劣化時間が長くなると発熱開始時間は求められなか

この測定手法では，測定対象材料が制限されるこった．これは，劣化の初期の変化は求められるが，と及び劣化末期の特性を求めるのは困難であること

劣化末期の変化を求めるのは困難であることを示しより，劣化診断技術としては適用が困難である．

ている．

105

390

熱重量分析（TGA）

800

370

700

350

量分析（１）の合成劣化グラフを示す．これは，熱劣化条件の温度 100 ℃，線量率 0 Gy/h の条件を基準にし，他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸

TGA温度（℃）

330

図 4 に FR − CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の熱重

600

310

500

290
270

400

250

300

230
210

側へ平行移動させ，重ね合わせたグラフである．

200

190

100

170

図 4 に示すとおり，伸びのマスタカーブと比較す

150

ると，伸びの低下とは概ね同様の傾向を示してはい

伸び（％）

6.4

0

1

2

3

4

5

6

0

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）

るが，放射線劣化（20 ℃〜 60 ℃）させた試験試料

650 Gy/hr, 20℃
40 Gy/hr, 20℃
99 Gy/hr, 40℃
110℃

は，時間の経過とともに TGA 温度は低下しているが，熱劣化させた試験試料は時間が経過してもあま200 Gy/hr, 20℃
240 Gy/hr, 40℃
103 Gy/hr, 60℃
120 ℃

85 Gy/hr, 20℃
236 Gy/hr, 60℃
100℃
伸びマスタカーブ

り低下しなかった．また，熱劣化と放射線劣化のデ

図4ータは相異なる劣化特性を示した．

熱重量分析

合成劣化グラフFR − CPHS EPR 絶縁

他のケーブルの材料についても，同様の結果であ
った．
19.40

この測定手法では，劣化特性が劣化条件に依存し，

250

19.30
200

6.5

超音波伝播時間測定（回折 SH 波）

被覆材料の PVC 以外は，今回使用した測定装置の周波数の横波は材料内を伝播しなかった．

伝播時間（μs）

19.20
19.10

150
19.00
18.90

100

18.80
18.70

図 5 に FR − CPSHVS ケーブルの被覆材料 PVC の

18.60

超音波伝播時間の合成劣化グラフを示す．これは，

18.50

50

0

熱劣化条件の温度 90 ℃，線量率 0 Gy/h の条件を基準にし，他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸側へ平行移動させ，重ね合わせたグラフである．
図 5 に示すとおり，伸びのマスタカーブと比較す
ると，伸びの低下とは概ね同様の傾向を示してはいるが，データのバラツキが大きい．

伸び（％）

劣化診断技術としては，適用範囲が制限をされる．

1

2

3

4

5

6

0

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）
780Gy/hr, 20℃
40Gy/hr, 20℃
289Gy/hr, 60℃
100℃

図5

200Gy/hr, 20℃
295Gy/hr, 40℃
120Gy/hr, 60℃
110℃

超音波伝播時間

85Gy/hr, 20℃
109Gy/hr, 40℃
90℃
伸びマスタカーブ

合成劣化グラフFR − CPSHVS PVC 被覆

他のケーブルの PVC についても，同様の結果であった．
このため，測定対象材料の制限と合成劣化グラフ
での重ね合わせデータのバラツキが大きいことより，劣化診断技術としては適用が困難である．

Gy/h の条件を基準にし，他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸側へ平行移動させ，重ね合わせたグラフである．
図 6 に示すとおり，伸びのマスタカーブと比較す
ると，伸びの低下と概ね逆の傾向を示し，時間の経6.6

誘電正接試験（tan δ）

過とともに大きくなる．また，劣化条件の温度が60 ℃以上では時間が経過すると極端に低下した．

図 6 に FR − CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の周波図 7 に FR − CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の誘電

数 200Hz における誘電正接の合成劣化グラフを示

スペクトルを示すが，誘電スペクトルのピーク値はす．これは，熱劣化条件の温度 100 ℃，線量率 0

劣化とともに低い周波数側へ移動している．特に熱

106

800

700

16

700

500
0.08
400
0.06
300
0.04

200

0.02
0

伸び（％）

600

0.1

tanδ（％）

18

0

1

2

3

4

5

6

14

600

12

500

10
400
8
300

6

200

4

100

2

0

0

100
0

1

図6

誘電正接

85Gy/hr, 20℃
60℃

合成劣化グラフ

2

3

4

5

6

0

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）

等価時間（log a（T,D）・時間）（h）
850Gy/hr, 20℃
100℃

伸び（％）

0.12

800

表面硬さ IM（N/mm）

0.1475Gy/hr, 60℃
伸びマスタカーブ

130Gy/hr, 20℃
100℃

FR − CPHS

図8

EPR 絶縁（core ♯ 10 to screen at 200Hz）

85Gy/hr, 20℃
伸びマスタカーブ

75Gy/hr, 60℃

表面硬さ（indenter）合成劣化グラフ
FR − CPHS EPR 絶縁

0.12の温度 100 ℃，線量率 0 Gy/h の条件を基準にし，0.1

他の劣化条件のデータを移動係数だけ時間軸側へ平行移動させ，重ね合わせたグラフである．

tanδ（％）

0.08

図 8 に示すとおり，伸びのマスタカーブと比較す
0.06

ると，伸びの低下と概ね逆の傾向を示し，時間の経過とともに大きくなる．また，データのバラツキは

0.04

小さい．

0.02

他のケーブルの材料についても，同様の結果であ
0

0

1

2

3

4

5

6

log（周波数）（Hz）
As received
850Gy/h, 20℃, 3214h
75Gy/h, 60℃, 1023h
60℃, 960h

った．
このため，劣化診断技術として十分使用可能であ850Gy/h, 20℃, 1337h
85Gy/h,20℃, 3214h
75Gy/h, 60℃, 3214
100℃, 408h

る．

7.
図７ 誘電スペクトル

FR −CPHS結論

EPR 絶縁発電所の現場で使用する低圧ケーブルの非破壊劣化診断技術としては，伸びとの相関性があり，ケーによる劣化の移動が大きい為である．

ブルの測定対象材料に制限のないこと，また，劣化他のケーブルについても，同様の結果であった．

条件の制限がないこと，及び合成劣化グラフのデー

この測定手法では，劣化条件が制限され，劣化診

タのバラツキが小さいことの諸条件から表面硬さ

断技術としては適用が困難である．

6.7

表面硬さ試験（indenter）

図 8 に FR − CPHS ケーブルの絶縁材料 EPR の表面
硬さの合成劣化グラフを示す．これは，熱劣化条件

（３）
（４）
（５）
（indenter）
による診断法が最も有効である．

8.

謝辞

本研究の試験には，AEA Technology の Burnay の多大な御協力に対し感謝致します．

107

文献

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