Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ESTUDIO DE ENVEJECIMIENTO POR RADIACIÓN DE AISLANTE DE CABLE DE GOMA
SILICONADA DE APLICACIÓN NUCLEAR.
Jorge Zorrilla (1) , Martín Marchena (1) , Mauro D'Agostino (2) , Elvio Antonaccio (1) ,Juan Manuel
Ranalli (1) , Raúl Versaci (1) , Maria Elisa Gonzalez (2)
(1) Subprograma de Gestión y Extensión de Vida de Centrales Nucleares. Comisión Nacional de Energía Atómica
Gral. Paz 1499. CP 1650. San Martin, Buenos Aires, Argentina.
(2) Laboratorio de polímeros C.A.E. Materiales Poliméricos/Investigación y Desarrollo/Aplicaciones y Tecnología de
las Radiaciones - Centro Atómico Ezeiza-Comisión Nacional de Energía Atómica - Presbítero Juan González y Aragón
n° 15 – B1802AYA – Ezeiza – Buenos Aires
E-mail (autor de contacto): zorrilla@cnea.gov.ar
RESUMEN
Se realizó una caracterización de material y propiedades de envejecimiento al daño por radiación en muestras
pertenecientes a aislantes de un cable de Instrumentación y Control (I&C) comercialmente conocido como cable de
“goma siliconada” marca Siemens. Dichas muestras son similares a los recubrimientos aislantes de cable utilizados en
centrales nucleares, plantas de irradiación industrial y otras instalaciones que presentan altas dosis de radiación. El
material en estudio se caracterizó mediante las siguientes técnicas: Espectroscopía Infrarroja por Transformadas de
Fourier-Reflexión Total Atenuada (FTIR-ATR), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), Termogravimetría (TGA) y
ensayos de tracción. Posteriormente a la caracterización se realizaron envejecimientos acelerados de radiación
gamma con una fuente de Co 60 y se midieron propiedades mecánicas y térmicas del material irradiado.
Como resultados se determinó que se trata de un cable a base de polidimetilsiloxano con una resistencia al daño por
radiación y degradación térmica superior a otros polímeros usados como aislación eléctrica y térmica (PVC, HDPE,
PP, PTFE, etc). Se observó que propiedades térmicas tales como temperatura de inicio de despolimerización (Td) y el
calor liberado asociado a la misma no se vieron seriamente afectados con la radiación. Por otra parte la propiedad
mecánica de deformación a la rotura se vio seriamente degradada con la radiación. En consecuencia de los resultados
obtenidos se concluye que la deformación a la rotura es una propiedad radio-sensible y determinante tanto en la
aplicación como en la gestión del envejecimiento de estos materiales.
Palabras clave: envejecimiento, radiación, cable, PDMSO, goma siliconada.
1. INTRODUCCIÓN
Los cables son componentes vitales en Centrales Nucleares de Potencia (CNP), Plantas de Irradiación y otras
instalaciones clase 1[1], ya que vinculan diferentes componentes tales como transductores con la
instrumentación y control usados en el monitoreo. En particular existe un gran interés del sector nuclear en la
gestión del envejecimiento de los mismos, a fin de asegurar la capacidad de éstos de operar con éxito
después de la exposición a condiciones normales de operación para las que fueron diseñados e incluso ante
condiciones correspondientes a un accidente severo [2].
Las gomas siliconadas basadas en polidimetilsiloxano (PDMS) poseen una amplia aplicación como aislantes
eléctricos, reemplazando otros materiales empleados en el aislamiento de cables, como el PVC, y
reemplazando aislantes de porcelana y vidrio en aislaciones de alta tensión [3]. Las principales ventajas del
PDMS frente a otros materiales tradicionalmente empleados en estas aplicaciones son su baja energía
superficial, hidrofobicidad superficial, gran estabilidad térmica y a la oxidación, baja temperatura de
transición vítrea, buenas propiedades dieléctricas y baja inflamabilidad [3,4].
Con respecto a la resistencia a la radiación del PDMS, la exposición de este material a la radiación de alta
energía genera cambios en la microestructura y propiedades del material, fundamentalmente por medio del
mecanismo de entrecruzamiento de cadenas poliméricas que predomina sobre el mecanismo de escisión de
cadenas [5,6]. Este mecanismo de daño genera modificaciones en las propiedades mecánicas, como mayor
resistencia a la tracción, menor capacidad de deformación y mayor dureza. Estos efectos han sido reportados
en los resultados de ensayos de tracción [7], así como en los valores de dureza Shore-A [8]
En este trabajo se estudió la variación de propiedades de muestras de goma siliconada similares a las
empleadas en las aislaciones de cables de uso nuclear, sometidas a radiación gamma. Se tomó como
principal parámetro de variación de las propiedades mecánicas, la elongación a la rotura obtenida en ensayos
de tracción. Este parámetro ha sido utilizado como indicador de la degradación en numerosas aplicaciones
1259