تعتبر رقائق الألومنيوم عالية الكفاءة مادة حماية مهمة لكابلات الأجهزة والتحكم والطاقة في محطات الطاقة النووية.
رقائق الألومنيوم عالية الكفاءة هذه عبارة عن منتج ملفوف بدقة ومُلدن ومعالج للأسطح مصمم لتوفير درع كهرومغناطيسي مستقر وحماية ميكانيكية للكابلات التي تمر عبر مناطق الاحتواء وغرف التحكم والأنظمة المساعدة في محطات الطاقة النووية.
أهداف التصميم:
- أداء التدريع مستقر على مدى عقود من التشغيل
- مقاومة الإشعاع والحرارة والرطوبة
- التصاق ممتاز بسترات الكابلات والأشرطة
- التوافق مع أنظمة العزل الخالية من الهالوجين ومنخفضة الدخان
التركيب الكيميائي النموذجي
تعتمد الرقاقة بشكل عام على الألومنيوم عالي النقاء مع إضافات يتم التحكم فيها لتحقيق التوازن بين التوصيل والقوة وقابلية المعالجة. يظهر أدناه نطاق تكوين نموذجي (قيم تمثيلية؛ يمكن تخصيصها وفقًا لمواصفات المشروع).
| عنصر | رمز | النطاق النموذجي (بالوزن٪) | الوظيفة/ملاحظة |
|---|---|---|---|
| الألومنيوم | آل | الرصيد (≥ 98.5) | الموصلية العالية والكثافة المنخفضة |
| السيليكون | و | 0.05 – 0.25 | يحسن القوة والأداء المتداول |
| حديد | الحديد | 0.20 - 0.70 | القوة، ويعزز الاستقرار الميكانيكي |
| نحاس | النحاس | ≥ 0.10 | يتحكم في الموصلية مقابل القوة |
| المنغنيز | من | ≥ 0.10 | صقل الحبوب، ويحسن المتانة |
| المغنيسيوم | ملغ | ≥ 0.05 | تعزيز طفيف، يحتفظ بالليونة |
| الزنك | الزنك | ≥ 0.10 | التحكم في سلوك التآكل |
| التيتانيوم | ل | ≥ 0.05 | التحكم في الحبوب أثناء الصب والدرفلة |
| الآخرين (كل) | - | ≥ 0.05 | الشوائب تحت رقابة صارمة على الجودة |
| أخرى (المجموع) | - | ≥ 0.15 |
يضمن المحتوى العالي من الألومنيوم توصيلًا كهربائيًا جيدًا، مما يدعم الحماية الكهرومغناطيسية الفعالة عند الترددات المنخفضة والعالية.
المواصفات الفنية
يتوفر المنتج في العديد من نطاقات السُمك، والظروف المزاجية، والتشطيبات السطحية المُحسّنة لخطوط ربط الكابلات ومعدات التغليف المستمرة.
خصائص الأبعاد والميكانيكية
| المعلمة | النطاق/الخيار النموذجي | ملحوظات |
|---|---|---|
| سماكة | 0.020 – 0.150 ملم | سمك مخصص متاح عند الطلب |
| تحمل السماكة | ± 5-8% (يعتمد على المقياس) | التسامح الجيد للتدريع الموحد |
| عرض | 200 – 1,500 ملم | شق لمتطلبات خط الكابل |
| التسامح العرض | ± 0.15 - 0.50 ملم | يعتمد على العرض وإعدادات الحز |
| حِدّة | يا، ح12، ح14 | صلب أو مصلب قليلاً |
| قوة الشد | 60 - 130 ميجا باسكال | مصممة للتعامل مع الاحتياجات وتشكيلها |
| قوة الخضوع (0.2% دليل) | 25 - 90 ميجا باسكال | يساعد المزاج الناعم على تجنب التشقق عند الانحناءات |
| استطالة (A50) | ≥ 8 – 20% | يضمن المرونة أثناء التسجيل واللف |
| كثافة | ~2.70 جم/سم3 | خفيف الوزن مقارنة برقائق النحاس |
الخصائص الفيزيائية والكهربائية
| ملكية | القيمة / المدى | الصلة |
|---|---|---|
| الموصلية الكهربائية | ≥ 58% IACS (نموذجي 60-62% IACS) | حماية فعالة من EMI/RFI |
| الموصلية الحرارية | ~ 200 - 230 واط/م·ك | يساعد على تبديد الحرارة على طول مسارات الكابلات |
| نقطة الانصهار | ~ 660 درجة مئوية | أعلى بكثير من درجات حرارة تشغيل الكابل المتوقعة |
| درجة حرارة الخدمة (احباط) | -40 درجة مئوية إلى +120 درجة مئوية (التصميم القياسي) | حدود أعلى متاحة مع السبائك الخاصة |
| معامل التوسع | ~ 23 × 10⁻⁶ /ك | متوافق مع سترات البوليمر في تصميمات الكابلات |
| المقاومة السطحية | منخفض جدًا (معدني) | يضمن مسار موصل مستمر |
خصائص السطح والملف
| غرض | الخيارات / المواصفات | وصف |
|---|---|---|
| الانتهاء من السطح | مشرق، غير لامع، أو غير متماثل | يدعم احتياجات التسجيل والالتصاق المختلفة |
| زيوت التشحيم / الزيوت المتبقية | فيلم صغير يمكن التحكم فيه أو منزوع الشحوم | متوافق مع أنظمة العزل الخالية من الهالوجين |
| المعالجة السطحية | تحويل كيميائي خالٍ من الكرومات، جاهز للتمهيد، أو تشطيب مطحنة نظيف | يعزز الترابط بالأشرطة والسترات |
| نوع الحافة | حافة مشقوقة أو منزوعة الأزيز أو ناعمة | تقليل خطر تلف العزل |
| القطر الداخلي للملف | 150 / 300 / 400 / 500 ملم | متوافق مع خطوط تسجيل الكابلات القياسية |
| القطر الخارجي للملف | ما يصل إلى 1200 ملم | مرنة للإنتاج عالي السرعة |
| وزن الملف | 50 - 1200 كجم | مخصصة لمتطلبات الدفع والتعامل |
ميزات حماية كابلات الطاقة النووية
كفاءة التدريع العالية والاستقرار
- الموصلية الكهربائية ممتازة على طول ومن خلال سمك
- يضمن السُمك الموحد فعالية التدريع المتوقعة عبر نطاق ترددي واسع
- تعمل كثافة الثقب المنخفضة على تقليل مسارات التسرب للتداخل الكهرومغناطيسي
| المعلمة ذات الصلة بالدرع | القيمة النموذجية/الهدف |
|---|---|
| عدد الثقب (≥ 0.5 مم، لكل متر مربع) | ≥ 2 - 5 (هدف الإنتاج النموذجي) |
| استمرارية السطح | 100% مستمر بصريًا، بدون انقطاع |
| العيوب الميكانيكية | رقابة صارمة على التجاعيد والتصفيحات |
مقاومة الإشعاع ودرجة الحرارة
الرقاقة نفسها معدنية وغير عضوية، لذا فهي مقاومة بطبيعتها للتدهور الناجم عن الإشعاع. ومن الناحية العملية، يتم استخدامه مع السترات البوليمرية وأشرطة الربط المختارة للخدمة النووية.
| العامل البيئي | المتطلبات النموذجية للاستخدام النووي |
|---|---|
| إشعاع جاما | متوافق مع تصميمات الكابلات التي تتجاوز 200 كيلو جراي (عند إقرانها بالبوليمرات المناسبة) |
| درجة حرارة التشغيل | -40 درجة مئوية إلى +90/105/125 درجة مئوية فئات الكابلات |
| درجة حرارة الطوارئ | رحلات قصيرة المدى وفقًا لمعايير IEEE / IEC |
المرونة الميكانيكية وسهولة المعالجة
- تتيح درجات المزاج الناعمة أنصاف أقطار الانحناء الضيق دون التشقق
- تعمل الخصائص الميكانيكية المستقرة على الملف الكامل على تقليل تكسر الشريط عند سرعة الخط العالية
| مقياس قابلية المعالجة | الأداء النموذجي |
|---|---|
| الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء | صغير الحجم ومتوافق مع تصميمات الكابلات الضيقة |
| إمكانية تسجيل سرعة الخط | ما يصل إلى ≥ 1000 دورة في الدقيقة (يعتمد على المعدات) |
| قابلية الربط | مناسبة للربط بالموجات فوق الصوتية أو اللحام البارد أو الربط الميكانيكي |
مقاومة التآكل والموثوقية على المدى الطويل
- طبقة أكسيد الألومنيوم ذاتية التخميل بشكل طبيعي
- تعمل طلاءات التحويل الاختيارية على تحسين مقاومة الرطوبة والأجواء الصناعية
- مناسب للاستخدام مع مركبات الكابلات الخالية من الهالوجين ومثبطات الحريق ومنخفضة الدخان
| عامل المتانة | هدف الأداء |
|---|---|
| التعرض للرطوبة | مستقرة في البيئات ذات الرطوبة العالية |
| التوافق الجلفاني | مصممة للعمل مع معادن الكابلات القياسية عند فصلها بأشرطة أو سترات |
| مدة الصلاحية | ممتدة، مع التعبئة والتخزين المناسبين |
التطبيقات في محطات الطاقة النووية
الرقاقة مناسبة لمجموعة واسعة من إنشاءات الكابلات النووية، بما في ذلك الأنظمة المتعلقة بالسلامة وغير المتعلقة بالسلامة، اعتمادًا على تصميم الكابل وإصدار الشهادات.
أنواع الكابلات النموذجية
| نوع الكابل | دور في النبات | وظيفة التدريع من احباط |
|---|---|---|
| كابلات القياس والتحكم | مراقبة المفاعل، إشارات الاستشعار | حماية EMI للإشارات ذات المستوى المنخفض |
| كابلات الاتصالات والبيانات | خطوط اتصالات الشبكة والتحكم | تقليل الحديث المتبادل والتدخل الخارجي |
| كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض | التحكم في توزيع الطاقة | تقليل الانبعاثات المشعة والضوضاء المستحثة |
| الكابلات المحورية والترددات اللاسلكية | خطوط تشخيص وقياس خاصة | مقاومة مستقرة وفعالية التدريع |
| كابلات مقاومة للحريق / السلامة | إغلاق السلامة، وأنظمة الطوارئ | الحفاظ على أداء التدريع تحت الضغط |
الأدوار الوظيفية في البيئات النووية
- التدريع الكهرومغناطيسي للحفاظ على سلامة الإشارة في المناطق المزدحمة بقنوات الناقل عالية الطاقة والمحولات والعاكسات
- حماية ميكانيكية إضافية للعزل الأساسي أثناء التركيب والصيانة
- الانتشار الحراري: يساعد في إعادة توزيع الحرارة الموضعية على طول مسار الكابل
- مسار التأريض عند توصيله بشكل مناسب بأحد طرفي الكابل أو كليهما، حسب تصميم النظام
التكامل مع تصاميم الكابلات
عادة ما يتم دمج رقائق الألومنيوم مع مكونات أخرى لتشكيل أنظمة التدريع المركبة.
| البناء المركب | وصف | فائدة |
|---|---|---|
| آل فويل + فيلم بوليستر (آل / بيت) | رقائق مغلفة مرتبطة بفيلم PET | تعزيز مقاومة المسيل للدموع، تسجيل سهل |
| ال فويل + سلك صرف نحاس | احباط ملفوفة حول الأساسية مع سلك الصرف | مسار تأريض موثوق به منخفض المقاومة |
| لفات احباط متعددة الطبقات | طبقات متداخلة أو مضادة للجرح | فعالية التدريع أعلى، والتكرار |
| آل احباط مع درع مضفر | احباط كقاعدة مع جديلة النحاس في الخارج | تغطية عالية بالإضافة إلى المتانة الميكانيكية |
الرقاقة مناسبة للاستخدام الطولي أو الحلزوني، مع ضبط نسب التداخل لتلبية فعالية التدريع المطلوبة والمرونة.
ضمان الجودة ودعم المعايير
يتم إنتاج هذه الرقاقة في ظل أنظمة صارمة لمراقبة العمليات وأطر التتبع المناسبة لسلاسل التوريد ذات الصلة بالطاقة النووية.
| جانب الجودة | الممارسة النموذجية / القدرة |
|---|---|
| مرجع المعايير | IEC وIEEE وASTM وEN لمواد الرقائق والكابلات (خاصة بالمشروع) |
| دعم الشهادة | شهادات اختبار المطحنة وتقارير الخصائص الكيميائية والميكانيكية |
| فحص السطح | 100% عينات بصرية وإحصائية للعيوب |
| إمكانية التتبع | تحديد الحرارة والملف ولف الشق |
| التعبئة والتغليف | تعبئة مقاومة للرطوبة ومقاومة للصدمات للنقل لمسافات طويلة |
| منطقة المنفعة | المزايا |
|---|---|
| أداء التدريع | موصلية عالية، سمك موحد، ثقوب منخفضة |
| مصداقية | مستقر تحت الإشعاع ودرجة الحرارة والرطوبة |
| كفاءة العملية | سلوك تسجيل ممتاز، معدلات كسر منخفضة |
| مرونة التصميم | مجموعة واسعة من السُمك والعرض والمعالجات السطحية |
| توافق السلامة | مناسبة للكابلات النووية الخالية من الهالوجين ومنخفضة الدخان |
توفر رقائق الألومنيوم عالية الكفاءة هذه حل حماية قويًا وقابلاً للتخصيص لمصنعي الكابلات ومقاولي EPC الذين يخدمون مشاريع الطاقة النووية، مما يساعد على ضمان سلامة الإشارة على المدى الطويل، والموثوقية التشغيلية، والامتثال لمتطلبات السلامة المطلوبة.
