Analisi dell'invecchiamento radiativo di sistemi isolanti elettrici nei cavi di bassa tensione per applicazioni nucleari

Questo elaborato ha come obiettivo lo studio degli effetti dell'invecchiamento accelerato su materiali polimerici isolanti (XLPE, PVC ed EPDM) impiegati nei cavi a bassa tensione delle centrali nucleari. Tali materiali, esposti a elevate temperature e radiazioni gamma, subiscono modifiche nelle proprietà elettriche, meccaniche e chimiche, influenzando la sicurezza degli impianti. L’attività sperimentale ha analizzato quattro diverse condizioni di irraggiamento e temperatura, impiegando misure elettriche (spettroscopia dielettrica e conducibilità), chimiche (spettroscopia infrarossa FTIR) e meccaniche (prove di trazione per l'allungamento a rottura, EaB%). I risultati mostrano una correlazione significativa tra aumento del fattore di dissipazione dielettrica tan(δ), incremento dei gruppi carbonilici e decadimento delle proprietà meccaniche, con differenze rilevanti tra i materiali analizzati. L'XLPE appare particolarmente sensibile all'invecchiamento radiativo-termico con un processo lineare di ossidazione che compromette significativamente proprietà isolanti e meccaniche. L’EPDM manifesta invece un comportamento complesso e non monotono, alternando fasi di degradazione e stabilizzazione senza una drastica compromissione delle proprietà isolanti, nonostante l'incremento dei gruppi carbonilici. Il PVC, caratterizzato da valori dielettrici elevati, mostra una buona stabilità iniziale ma subisce un rapido deterioramento sotto condizioni severe a causa della perdita di plastificanti e della deidroalogenazione, sviluppando una rigida struttura polimerica e una apparente stabilità dielettrica. La spettroscopia dielettrica si è rivelata un'efficace tecnica diagnostica non distruttiva, in buona correlazione con le tecniche meccaniche tradizionali, risultando pertanto utile per monitorare lo stato dei cavi durante l'esercizio operativo. Ulteriori sviluppi della ricerca potrebbero focalizzarsi sull'analisi dell'efficacia di additivi, antiossidanti e ritardanti di fiamma.