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.pdf
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1、ICS 2903520K 15 a目中华人民共和国国家标准GBT 2616812010IEC 60544-1:1994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Electrical insulating materials-Determination of the effects of ionizingradiation-Part 1:Radiation interaction and dosimetry201卜01-14发布(IEC 605441:1994,IDT)201 1-07-01实施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前言引言1范围2规范性引用文
2、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5剂量测定方法6 X射线或7射线吸收剂量的测定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目 次GBT 26168-2010IEC 60544-1:1994,2368刖 罱GBT 2616812010mc 60544-1:1994GBT 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 605441:1994捌岛苦
3、涮删删碟o喇舞。罹翎嚣椒嚣雹害m芒髻咖林暖型脚爿竹嚣耙冀辎惺旺怛峨_曜佃1I口窭裂薹萋垂鋈罾妥车虽恺墨譬爹銎,p,醯勺。恨墨醯醯譬善k盐赠曷魁越H醯墨懈根R2芸蝰pp芸o。求曲挂冰;:斗I誉懈蟥魏藿i警七善醯蛔恨露;妻目昌一锰啾撂恨爹|匿咖榷喜袒篮勰制jJi疆N。7i!H2o2?222b2凡瓜凡晤i:三V耀谣L删属mN毛H。色hb备呵ff?2靶2?22咖-_o幕H一HN甘韬毪赵蛔魁恻趟斑魁斌芸米棠掣米米米g囊丑赠脚舞来F晡米米巢粼糕舞求电彘彘隶磔口t蝥罄媳米掣耋蓬划芒箭糕鹤璀I士船删蝌器靳士锰删蠢蓑萋擐螳枷堂蝥111惺制裴锚啦门堰罂磔扩艇士_逮錾薹撂0椒斑蓑删螳椒蛔型极智捌韶羽霉5蠼恹旺牡幕掣
4、掣一嚣露壮爨一琳GBT 261681-20lOllEC 605441:19946 x射线或T射线吸收剂量的测定61综述吸收剂量是描述绝缘材料辐照效应的参数。推荐的测试是一种通过对x射线或7射线辐射场的认识和材料组成来计算吸收剂量的技术E1口。通过一种材料的吸收剂量就可以计算在同样辐射场中其他材料的吸收剂量。62通过测量照射量来计算吸收剂量o 3口41621 吸收剂量已成为比较不同辐射效应的基础,因此必须确定被辐射材料沉积的吸收剂量。试样在大气中的照射量可作为计算吸收剂量的基础信息。下面各条中的公式都是计算要用到的。表2和表3提供了必要的数值因数和计算示例。表2数值因数,I(单位照射量的吸收剂量
5、),单位JC,用于从绝缘材料所含元素的照射量计算吸收剂量一计算式参见附录B(使用原CGS单位,拉德和伦琴参见附录B备注)光子能量MeV H C N O F sj S c】 P010 593 311 324 338 347 647 872 992 729015 647 330 334 338 327 411 473 488 422020 663 336 336 341 323 367 388 388 367030 667 337 338 338 319 346 352 368 339040 667 336 337 337 319 340 343 331 320050 667 337 337 33
6、7 319 336 34O 327 327060 667 337 337 337 320 337 338 325 327080 667 336 337 337 319 336 334 323 32710 667 336 337 337 319 334 337 3Z1 32415 667 337 337 337 318 337 336 319 32420 667 337 337 337 319 338 338 324 3283O 651 335 337 338 322 345 345 335 335表3数值因数f。(单位照射量的吸收剂量),单位Jc,用于一些重要的绝缘材料及其他化合物从照射量计算
7、吸收剂量(使用原CGS单位,拉德和伦琴参见附录B备注)材 料 。(JC)1 MeV O1MeV聚苯乙烯 (CH)。 364 333聚乙烯 (CHz)。 382 349尼龙一6 (C6 HllON)。 368 345聚二甲基硅氧烷 (C2H60Si)。 360 470聚多硫化乙烯 (C:H。&)。 349 779偏二氯乙烯共聚物 (C4HjCl3)。 337 775表3(续)GBT 2616812010mc 605441:1994材 料 f。(JC)1 MeV 01MeV聚四氟乙烯 (CF:)。 323 338聚氯三氟乙烯 (C2FaCl)。 322 535聚氯乙烯 (C2 H3CI)。 345
8、 705聚二氯乙烯 (C2H2C1z)。 333 814聚吡咯烷酮 (C6H9NO)。 364 337聚乙烯咔唑 (C14H11N)。 357 329聚乙酸乙烯酯 (C。H。O:)。 36O 341聚甲基丙烯酸甲酯 (C5HB02)。 364 341磷酸三丁酯 (C4H9)3 P02 368 395弗里克剂量计 374 372注:这是1 MeV的数据,适用于05 MeV 15 MeV。也适用于”Co、”7Cs以厦2 MeV 3 MeV的x射线辐射。应用实例:对于聚四氟乙烯,光能在1 MeV时的数值因数,FrPE可以计算得出。PTFE的分子式是(CFz)。(不考虑链封端、不饱和度和杂质),C和F
9、的口。一O24,口ro76。表2中给出的1 MeV时fo一336 jc,F一319 JC,将这些值代人式(2),得到:,FTPE一(O24336)+(O76319)一323 jc622材料m的吸收剂量D。,计算式如下:D。一JX (1)式中数值因数,m是每单位照射量的吸收剂量的系数。为了计算,m,需要知道材料的成分以及元素i的数值因数,:,m一4 ”(2)f其中,a是材料中元素i的质量分数;而是元素i的每单位照射量的吸收剂量。623表2给出光子能在01 MeV 30 MeV时,列出的各种元素的值,单位为JC(,i见附录B)。在带电粒子平衡的条件下,值才有效(解释见附录A)。表3给出一些常用材料
10、在光子能10 MeV01 MeV时按式(2)计算得到的,诅值。624对于很多有机材料,在光子能05 MeV15 MeV时进行辐照,则式(2)中,计算大致如下:,。一(329aH一194aF155ncl1164,+337Uc63通过一种材料的吸收剂量计算另一种材料的吸收剂量631假设照射量恒定,在不考虑照射量的时候,数值因数在比较不同介质中的吸收剂量时也是有效的。根据附录B中式(B2)在照射量恒定的情况下,两种介质的,m的比值等于它们的质量能量一吸收系数之比(PD;因此亦等于吸收剂量之比,在介质1中的吸收剂量D。,利用数值因数,。和,2就能把在介质2中的吸收剂量D:计算出来,公式如下:7GBT
11、2616812010IEC 60544-1:1994D-一争Dz632当使用化学剂量计时,测得的化学变化能直接转换为吸收剂量。如果入射光子能已知,通过,的比值就可用化学剂量计测得的吸收剂量算出在任何介质中的吸收剂量(受64的限制)。633例如,如果用弗里克剂量计测得1 h的”Co辐照的吸收剂量D“。“一5 Gy,而要想得到的是PE试样在同样的辐射源中1 h的吸收剂量,那么计算如下。弗里克剂量计的质量分数:nn一011,口。一088,as一0013。表2给出了10 MeV光子能的值。将n,和值代入式(2),得到,F一=374 JC。查表3,Pe一382 JC,按照式(3)计算PE的吸收剂量:,一
12、DPEi笋兰_Dk一1025Gy=51 GyJ F血h634 同样,只要辐射能在01 MeV或05 MeV15 MeV,表3的数值因数可用于将表中任一种材料的吸收剂量换算成另一种材料的吸收剂量。64剂量-深度分布(局限性)641 由于被辐射材料的吸收剂量分布是变化的,并且受试样厚度、密度、辐射能量的影响,有必要判定当射线穿透材料时,多大剂量变化是其承受的极限。常用的辐射源能量为05 MeV15 MeV,假设对于一个点辐射源,随意设定试样前后面的吸收剂量的差别为25(在试样中衰减25),并且没有叠加、试样密度为1 gcm3、单向辐射(见附录A),那么如果辐射能为05 MeV,则试样厚度为28 c
13、m;如果辐射能为15 MeV,则试样厚度就能达到5 cm。对于其他的辐射源结构(例如平板状的辐射源),试样厚度就会显著不同。642在附录A中,图A3是密度为l gcm3的试样在单向辐射中能量衰减10和25的厚度曲线。对于更高密度的材料曲线会向左偏移,对于更低密度的材料,则曲线会向右偏移。对于试样中10或25衰减的精确厚度,可以用图A3中获得的值除以试样电子密度和331023g的比值再得到。由于曲线的计算仅基于衰减,忽略在更厚试样中的叠加,益线给出的是单向辐射在给定能量和厚度下最大的衰减;非单向辐射会导致更大的衰减。7 电子辐射的剂量估算方法71综述711在本章中,电子束的剂量估算方法主要适用于
14、电子能量范围为几百keY至几MeV,剂量范围为kGy至MGy。712电子束辐射场常用电子能谱和电流密度来表征,电流密度是单位时间内、与单位面积辐照平面相碰撞的电荷数。束扫描电子加速器正常运行时,辐射平面瞬间电流密度的周期性改变取决于扫描频率。实际上,辐射场用穿过束窗和气隙之间的电子平均能量以及扫描周期内电流密度平均值来表征。试样表面的平均电子能量E。,可用下列计算式估算:E。一E0一E,一E。 (4)其中Eo是电子未射到束窗前的原始能量,E。和E。分别是电子在穿过束窗和气隙时的平均能量损失。每种能量损失大致等于撞击停止能和厚度(单位是gcm2)的乘积,或者在厚度远小于电子射程时,可用式(6)粗
15、略估算。713辐射场中平均电流密度分布大致决定了材料吸收剂量率的横向分布,吸收剂量率横向分布在辐射场扫描轴的垂直方向一般呈现高斯分布。高斯分布的半峰宽依赖于电子能量、原子序数、束窗厚度以及束窗到试样的气隙距离。在静态辐射中,材料横向剂量的均匀性主要由平均电流密度的分布决定,如8GBT 2616812010IEC 605441:1994果扫描强度在扫描轴方向是均匀的,并且辐照采用一个恒速传输系统,这时材料的横向剂量分布也会是均匀的。714在静态辐射中,扫描过程中剂量率的平均值一般被估算为平均剂量率,下列两个因素使估算变复杂:i)电子束的重叠,1i)试样在运输系统中的运动。715整个材料的剂量均匀
16、性由剂量一深度分布决定,而后者与材料平面的横向剂量分布无关。图1是电子加速器在均质材料中形成的典型剂量一深度分布曲线。剂量一深度分布分为两个深度区域表征:一个是剂量累加区域,另一个是剂量降低区域。当能量高于1 MeV时,有效射程R。大致随着电子能量呈线性增加,但是在电子束辐射中剂量随着深度的变化远大于在y射线辐射中。表面剂量和峰值剂量的比率、有效射程与一些辐射参数有关,比如电子能量、材料的原子组成,束窗的厚度以及气隙的距离等,在典型的辐照状态下,如果电子能量高于1MeV这一比率是06o8。吸收剂量凰 材料质量射程图1 典型的电子加速器辐照过程中均匀材料的深度一剂量分布曲线(加速电压05 MV,
17、R。为有效射程)716在一个三层平板吸收器(束窗、空气层和试样)01”3中,如果平面层状材料在辐射场中的运动方向与电子束扫描方向垂直,并且电子束正常是单能的、平行平面碰撞束窗,则材料每单位电子通量的剂量一深度分布可以作为能量吸收函数z(z)的一部分计算。图2是平面层状聚乙烯材料曝露在1 MeV电子束下的t(z)(z是三层的总厚度)计算结果的一个图例。三层的l(z)差异与吸收剂量的差异不相等。图3是在同样辐照条件下测得的几种典型绝缘材料相对剂量一深度分布的对比图,不能忽视典型有机绝缘材料之间的差异,这是由于它们的质量撞击停止能和质量多次散射能不同,其不同主要取决于氢含量和有效原子序数。GBT 2
18、616812010me 60544-1:1994如(MeV(gcm2)、一和(A)见下式:z一z,和(A)一(z)(W,Z,A,)_1J J式中w,、互和A,分别是重量分数、原子数目、第J种原子组分的原子量。14GBT 2616812010IEC 60544-1:1994表5-些itig绝缘材料及其他材料的电子质量撞击停止能(MeVtill2g)73电子 聚对苯 聚甲基水 空气 二甲酸 聚苯 聚四氟 聚氯 聚碳能量 碳 尼龙一6 聚乙烯 丙烯酸 聚丙烯(液态) (干) 乙二 乙烯 乙烯 乙烯 酸酯MeV 甲酯醇酯01 3671 4115 3633 4152 4384 3823 4006 403
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