Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables
Introduction. Electrical and fiber-optic cables of on-board systems for transmitting monitoring, control and communication signals are increasingly used in nuclear power plants, aircraft systems and military applications. Such operating conditions are characterized by an increased level of ionizing...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/347628 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1856543546320879616 |
|---|---|
| author | Bezprozvannych, G. V. Pushkar, I. A. |
| author_facet | Bezprozvannych, G. V. Pushkar, I. A. |
| author_sort | Bezprozvannych, G. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-01T22:10:06Z |
| description | Introduction. Electrical and fiber-optic cables of on-board systems for transmitting monitoring, control and communication signals are increasingly used in nuclear power plants, aircraft systems and military applications. Such operating conditions are characterized by an increased level of ionizing radiation compared to the background: from 10 kGy in space applications to 1 GGy in the corium of a nuclear reactor. Problem. The resistance of polymer insulation to the action of ionizing radiation is determined on the basis of mechanical, thermophysical, physicochemical indicators that reflect the local characteristics of the polymer insulation of electrical cables. Modern special radiation-resistant optical fibers are capable of operating under the action of gamma radiation with a dose of 1 MGy. To ensure mechanical strength and protection of the optical fiber from moisture, high-strength structural elements and hydrophobic fillers are used in the optical cable. The goal of the work consists in establishing the effect of gamma radiation on unshielded cables with unshielded twisted pairs and optical cables with the determination of the dynamics of changes in the electrical properties of polyethylene insulation of conductors and mechanical properties of aramid yarns with a water-blocking coating, respectively. Methodology is based on the determination of the change in the electrical capacitance of each of the 8 polyethylene-insulated twisted pair conductors and the mechanical tensile strength of Kevlar yarns with a water-blocking compound, compared to the un-irradiated state, depending on the absorbed dose of gamma radiation of 100 kGy, 200 kGy and 300 kGy when processing samples of electrical and optical cables in the cobalt-60 (Cо60) installation. Scientific novelty consists in establishing the criterion for achieving the critical state of polymeric polyethylene insulation of insulated conductors and the effect of the influence of a water-blocking coating with ultra-high absorption capacity on the mechanical strength of aramid yarns under the action of gamma radiation on samples of an electric cable in a protective sheath of polyvinyl chloride plastic compound and an optical cable in a protective sheath based on a polymer fire-resistant composition, respectively. Practical value is qualified by the range of radiation resistance of structural elements to ensure the operational functionality and efficiency of cables of on-board systems under the action of gamma radiation. References 50, tables 3, figures 6. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:04:56Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-347628 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| language | English Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T08:04:56Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3476282026-01-01T22:10:06Z Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables Вплив гамма-випромінення на електричні та механічні властивості кабелів бортових систем Bezprozvannych, G. V. Pushkar, I. A. on-board systems unshielded cable with unshielded twisted pairs optical cable absorbed dose of gamma radiation polyethylene insulation electrical capacitance aramid yarns waterproof compound mechanical tensile strength radiation resistance бортові системи неекранований кабель з неекранованими витими парами оптичний кабель поглинена доза гамма-випромінення поліетиленова ізоляція електрична ємність арамідні нитки водозахисний компаунд механічна міцність на розтяг радіаційна стійкість Introduction. Electrical and fiber-optic cables of on-board systems for transmitting monitoring, control and communication signals are increasingly used in nuclear power plants, aircraft systems and military applications. Such operating conditions are characterized by an increased level of ionizing radiation compared to the background: from 10 kGy in space applications to 1 GGy in the corium of a nuclear reactor. Problem. The resistance of polymer insulation to the action of ionizing radiation is determined on the basis of mechanical, thermophysical, physicochemical indicators that reflect the local characteristics of the polymer insulation of electrical cables. Modern special radiation-resistant optical fibers are capable of operating under the action of gamma radiation with a dose of 1 MGy. To ensure mechanical strength and protection of the optical fiber from moisture, high-strength structural elements and hydrophobic fillers are used in the optical cable. The goal of the work consists in establishing the effect of gamma radiation on unshielded cables with unshielded twisted pairs and optical cables with the determination of the dynamics of changes in the electrical properties of polyethylene insulation of conductors and mechanical properties of aramid yarns with a water-blocking coating, respectively. Methodology is based on the determination of the change in the electrical capacitance of each of the 8 polyethylene-insulated twisted pair conductors and the mechanical tensile strength of Kevlar yarns with a water-blocking compound, compared to the un-irradiated state, depending on the absorbed dose of gamma radiation of 100 kGy, 200 kGy and 300 kGy when processing samples of electrical and optical cables in the cobalt-60 (Cо60) installation. Scientific novelty consists in establishing the criterion for achieving the critical state of polymeric polyethylene insulation of insulated conductors and the effect of the influence of a water-blocking coating with ultra-high absorption capacity on the mechanical strength of aramid yarns under the action of gamma radiation on samples of an electric cable in a protective sheath of polyvinyl chloride plastic compound and an optical cable in a protective sheath based on a polymer fire-resistant composition, respectively. Practical value is qualified by the range of radiation resistance of structural elements to ensure the operational functionality and efficiency of cables of on-board systems under the action of gamma radiation. References 50, tables 3, figures 6. Вступ. Електричні та оптичні кабелі бортових систем для передачі сигналів моніторингу, керування та зв’язку все частіше використовуються на атомних електричних станціях, в системах літальних апаратів та військовому застосуванні. Такі умови експлуатації характеризуються підвищеним порівняно з фоновим рівнем іонізуючого випромінювання: від 10 кГр у космічних застосуваннях до 1 ГГр в активній зоні ядерного реактора. Проблема. Стійкість полімерної ізоляції до дії іонізуючого випромінювання визначається на підставі механічних, теплофізичних, фізико-хімічних показників, які відображають локальні характеристики полімерної ізоляції електричних кабелів. Сучасні спеціальні радіаційно-стійкі оптичні волокна здатні працювати при дії гамма-випромінення дози 1 МГр. Задля забезпечення механічної міцності та захисту від вологи оптичного волокна в оптичному кабелі застосовуються високоміцні конструктивні елементи та гідрофобні заповнювачі. Мета роботи полягає у встановленні впливу гамма-випромінення на неекрановані кабелі з неекранованими витими парами та оптичні кабелі з визначенням динаміки змінення електричних властивостей поліетиленової ізоляції провідників та механічних властивостей арамідних ниток з водозахисним покриттям відповідно. Методика ґрунтується на визначенні порівняно з неопроміненим станом змінення електричної ємності кожного з восьми ізольованих поліетиленом провідників витих пар та механічної міцності на розтяг кевларових ниток з водозахисним компаундом в залежності від поглиненої дози гамма-випромінення 100 кГр, 200 кГр та 300 кГр при обробці зразків електричного та оптичного кабелів в установці кобальт-60 (Со60). Наукова новизна полягає у встановленні критерію досягнення критичного стану полімерної поліетиленової ізоляції ізольованих провідників та ефекту впливу водозахисного покриття з надвисокою поглинальною здатністю на механічну міцність арамідних ниток при дії гамма-випромінення на зразки електричного кабелю у захисній полімерній оболонці з поліхлорвінілового пластику та оптичного кабелю у захисній оболонці на основі полімерної вогнестійкої композиції відповідно. Практична цінність кваліфікується діапазоном радіаційної стійкості конструктивних елементів для забезпечення експлуатаційної функціональності та ефективності кабелів бортових систем в умовах дії гамма-випромінення. Бібл. 50, табл. 3, рис. 6. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-01-02 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/347628 10.20998/2074-272X.2026.1.10 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2026); 76-85 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2026); 76-85 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2026); 76-85 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/347628/334596 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/347628/334597 Copyright (c) 2025 G. V. Bezprozvannych, I. A. Pushkar http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | on-board systems unshielded cable with unshielded twisted pairs optical cable absorbed dose of gamma radiation polyethylene insulation electrical capacitance aramid yarns waterproof compound mechanical tensile strength radiation resistance Bezprozvannych, G. V. Pushkar, I. A. Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title | Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title_alt | Вплив гамма-випромінення на електричні та механічні властивості кабелів бортових систем |
| title_full | Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title_fullStr | Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title_full_unstemmed | Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title_short | Influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| title_sort | influence of gamma radiation on the electrical and mechanical properties of on-board systems cables |
| topic | on-board systems unshielded cable with unshielded twisted pairs optical cable absorbed dose of gamma radiation polyethylene insulation electrical capacitance aramid yarns waterproof compound mechanical tensile strength radiation resistance |
| topic_facet | on-board systems unshielded cable with unshielded twisted pairs optical cable absorbed dose of gamma radiation polyethylene insulation electrical capacitance aramid yarns waterproof compound mechanical tensile strength radiation resistance бортові системи неекранований кабель з неекранованими витими парами оптичний кабель поглинена доза гамма-випромінення поліетиленова ізоляція електрична ємність арамідні нитки водозахисний компаунд механічна міцність на розтяг радіаційна стійкість |
| url | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/347628 |
| work_keys_str_mv | AT bezprozvannychgv influenceofgammaradiationontheelectricalandmechanicalpropertiesofonboardsystemscables AT pushkaria influenceofgammaradiationontheelectricalandmechanicalpropertiesofonboardsystemscables AT bezprozvannychgv vplivgammavipromínennânaelektričnítamehaníčnívlastivostíkabelívbortovihsistem AT pushkaria vplivgammavipromínennânaelektričnítamehaníčnívlastivostíkabelívbortovihsistem |