Raporty IChTJ. Seria B nr 3/2011




URUCHOMIENIE MODELOWEGO URZĄDZENIA DO PRZEWIJANIA KABLI I PRZEWODÓW ELEKTRYCZNYCH W PROCESIE OBRÓBKI RADIACYJNEJ W AKCELERATORZE IŁU-6

(Testing set up for electrical cables and wires reewinding during radiation processing based on ILU-6 electron accelerator)

Zbigniew Zimek, Grażyna Przybytniak, Andrzej Nowicki, Krzysztof Mirkowski, Karol Roman, Sylwester Bułka, Jan Skajster, Dariusz Pujdak

Wykorzystanie promieniowania jonizującego w postaci wiązki elektronów przyspieszonej w akceleratorze umożliwia zastosowanie na skalę przemysłową procesu obróbki radiacyjnej (sieciowania radiacyjnego) izolacji kabli i przewodów elektrycznych. Raport opisuje realizację prac związanych z przeglądem i uruchomieniem eksperymentalnego urządzenia do przewijania rur polietylenowych (PE) poddanych obróbce wiązką elektronów przyspieszonych w akceleratorze IŁU-6, a także z rekonstrukcją tego urządzenia w celu umożliwienia obróbki radiacyjnej kabli i przewodów elektrycznych. Opisano metody dozymetryczne, które stanowią integralną część działań w zakresie obróbki radiacyjnej. Za przydatne uznano pomiary wykonywane przy wykorzystaniu folii dozymetrycznych z trójoctanu celulozy (CTA), polichlorku winylu (PVC) oraz, jako wskaźnika dawki, odpowiednio przygotowanej i skalibrowanej rurki z polietylenu z pamięcią kształtu. Przeprowadzono pomiary kalibracyjne dozymetrów, określono przestrzenny rozkład wiązki elektronów na wyjściu akceleratora dla różnych wielkości energii elektronów oraz wykonano rutynowe pomiary dawki dla określonych parametrów linii technologicznej. Dokonano analizy równomierności rozkładu dawki głębinowej przy dwustronnym napromieniowaniu kabli i przewodów elektrycznych rozbieżną wiązką elektronów, przemiataną za pomocą elektromagnesu.
Dokonano optymalizacji warunków prowadzenia procesu obróbki radiacyjnej kabli i przewodów elektrycznych poprzez analizę parametrów wpływających na wielkość pochłoniętej dawki oraz równomierność procesu napromieniowania. Podstawowe parametry tej analizy to zachowanie założonej nierównomierności procesu sieciowania izolacji polimerowych oraz uzyskanie możliwie dużych prędkości prowadzenia procesu, co gwarantuje uzyskanie korzystnych wskaźników ekonomicznych. Warto zaznaczyć, że podstawowym parametrem wpływającym na wydajność procesu jest średnia moc wiązki przyspieszonych elektronów. Dla odmiany określona grubość izolacji wymaga zastosowania strumienia elektronów o odpowiedniej energii. Optymalizacja procesu zapewnia maksymalne wykorzystanie wiązki elektronów przy zachowaniu założonej równomierności napromieniowania przewodów elektrycznych o danej geometrii.
Opracowano założenia dla przemysłowej instalacji do przewijania rur i kabli w procesie obróbki radiacyjnej, uwzględniając takie zagadnienia, jak: zainstalowanie dodatkowych rolek oraz rynien prowadzących, optymalizacja pracy kompensatorów, rozwiązanie i wykonanie instalacji sprzęgającej akcelerator z urządzeniem przewijającym przewód pod wiązką w ruchu automatycznym, a także rozwiązanie sposobu łączenia linki rozbiegowej z przewodami o różnej grubości.


Utilization of ionizing radiation provided by electron accelerators makes possible the use on the industrial scale radiation crosslinking process of the electrical isolation of cables and wires. The report describes the realization of intentions related to the review and starting up of the experimental device, initially used for polyethylene (PE) pipes irradiation in electron accelerator ILU-6 facility and conducted the reconstruction of this device to make possible the effective processing of cables and wires in this technological line.
The applied dosimetric methods which are the integral part of the radiation processing were described. It was recognized as useful the measurements execute by utilization of the dosimetric foils made from the cellulose triacetate (CTA), the polyvinyl chloride (PVC) and prepared suitably and calibrated tube from polyethylene with shape memory. Dosimeters calibration measurements, mapping of the spatial distribution of the electron beam on the exit of the accelerator for the various level of the energy of electrons and the routine measurements of the dose for the technological line were described. The analyses were performed of the depth dose homogeneity in two-sided irradiation configuration under influence of the divergent electron beam swept by electromagnet.
The optimization of the conditions of cables and wires radiation processing was performed through the analysis of the parameters influencing the level and the absorbed dose homogeneity of the irradiation process. The basic parameters of this analysis are behavior of irradiation homogeneity of the cables and wires isolations and obtainment of possibly large speeds of the process, what guarantees the profitable economic coefficients. It should be marked that the average power of the electron beam is the basic parameter influencing the efficiency of the process productivity. The definite thickness of isolation requires the uses of the stream of electrons with suitable energy. The optimization of the process assures maximum utilization of the electron beam with suitable homogeneity of irradiated electrical cables and wires with given geometry.
Taking into account relevant questions the foundations worked out for the industrial installation for cables and wires irradiation process: installation of additional rolls and the gutters, optimizing the work of compensators, solution and realization interfering electron beam with the under beam device in the automatic movement manner and solution of the way of the joining of thin line initial wire with irradiated cables and wires with various thickness.