التشابك الإشعاعي—المعروف أيضًا باسم التشابك بالحزمة الإلكترونية—هو عملية تستخدم حزمة إلكترونية عالية الطاقة يولدها مسرّع إلكتروني لتعطيل الروابط الجزيئية داخل طبقات عزل الكابل وغلافه ثم إعادة بنائها لاحقًا. وعندما تنفذ هذه الحزمة الإلكترونية عالية الطاقة إلى مواد مثل البولي أوليفينات، فإنها تعمل مثل عدد هائل من المشارط الجزيئية التي تعمل في الوقت نفسه: فهي تقطع جميع الروابط الضعيفة الموجودة في السلاسل الجزيئية الأصلية ثم تعيد لحامها في بنية شبكية كثيفة ثلاثية الأبعاد. ونتيجة لذلك، تكتسب المواد الخام مجموعة فريدة من الخصائص، بما في ذلك مقاومة حرارية استثنائية، ومقاومة للأحماض ومخاطر الإشعاع، ودرجة عالية من مقاومة اللهب، ومتانة فائقة.

(التغيرات في البنية الداخلية قبل وبعد التشابك الإشعاعي)

تُستخدم الأسلاك والكابلات المعزولة المثبطة للهب والمتشابكة إشعاعيًا بشكل أساسي في المشاريع المتعلقة بالمنازل السكنية، والمباني الشاهقة، والفنادق، والمستشفيات، ومحطات المترو، ومحطات الطاقة النووية، والأنفاق، ومحطات الطاقة، والمناجم، ومنشآت النفط والغاز، والمصانع الكيميائية. وعلاوة على ذلك، فهي ضرورية لدوائر إمداد الطاقة في أنظمة الطوارئ—مثل أنظمة إنذار الحريق، ومعدات الأمن، وأنظمة شفط الدخان، وممرات النقل في حالات الطوارئ، والإضاءة الطارئة—في أي موقع تكون فيه السلامة من الحرائق متطلبًا حاسمًا.

تشمل مزايا الأسلاك والكابلات المتشابكة بالحزمة الإلكترونية المشععة ما يلي:

1. توفر المنتجات المتشابكة إشعاعيًا أداءً فائقًا، وكفاءة في استخدام الطاقة، وانعدامًا للتلوث؛

2. يُعد التشابك الإشعاعي طريقة قادرة على إنتاج أسلاك وكابلات تكون متشابكة ومثبطة للهب في الوقت نفسه؛

3. تصنيف عالٍ لمقاومة درجات الحرارة. يمكن أن يصل تصنيف مقاومة درجات الحرارة للمنتجات المتشابكة إشعاعيًا إلى 105–150°C، في حين أن طرق التشابك الكيميائي الأخرى تقتصر حاليًا على 90°C، ويقتصر PVC على 70°C فقط؛

4. مقاومة قوية للإشعاع (مقاومة ممتازة للتقادم والاستقرار الحراري)، إلى جانب مقاومة فائقة للتشقق؛

5. تخضع المنتجات المتشابكة إشعاعيًا لعملية التشابك عند درجة الحرارة المحيطة؛ وتمنع هذه العملية تلدين الموصل وتقضي على العيوب الناتجة عن الإجهاد الحراري أثناء التصنيع، وبالتالي تتجنب الإجهاد الحراري داخل طبقة العزل.

(I) الوضع الحالي لتطبيقات المعالجة الإشعاعية في صناعة الأسلاك والكابلات في بلدي

ينعكس تطور تكنولوجيا المعالجة الإشعاعية داخل صناعة الأسلاك والكابلات في بلدي بشكل أساسي في الجوانب التالية:

1. النمو السريع في عدد المسرّعات الإلكترونية وإنشاء قدرة إنتاجية واسعة النطاق. في أوائل التسعينيات، شهدت صناعة الكابلات طفرة في الاستثمار في خطوط إنتاج المسرّعات الإلكترونية المخصصة لتصنيع الأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا. وبدفع من التقدم التكنولوجي، نما عدد خطوط إنتاج المسرّعات الإلكترونية التي تمتلكها صناعة الكابلات بسرعة. وفي الوقت الحالي، ورغم أن القدرة الإنتاجية لبلدي في مجال الأسلاك والكابلات المعالجة إشعاعيًا لا تزال متأخرة عن الولايات المتحدة، فإن الفجوة بين الصين ودول مثل اليابان وروسيا ودول أوروبا الغربية قد تقلصت بشكل ملحوظ؛ ونتيجة لذلك، تُعترف الصين دوليًا بوصفها الدولة الأسرع نموًا في مجال المعالجة الإشعاعية.

2. تقدم ملحوظ في تطوير سوق منتجات الأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا. خلال التسعينيات، واجه انتشار الأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا في السوق عقبات كبيرة. وشملت هذه العقبات التأخر في تطوير تقنيات المعالجة الإشعاعية، وندرة أصناف المواد الخام المنتجة محليًا—إلى جانب عدم ثبات جودتها—والتأخر في وضع المعايير المحلية ذات الصلة. ونتيجة لذلك، عملت العديد من خطوط إنتاج المسرّعات الإلكترونية دون طاقتها، مما أعاق الاستفادة الكاملة من منافعها الاقتصادية. إلا أن الوضع قد تحسن كثيرًا في السنوات الأخيرة. ففي حين لم تتجاوز القيمة الإنتاجية السنوية للأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا 30 مليون RMB في 1992، فقد ارتفعت منذ ذلك الحين إلى ما يقارب 3 مليار RMB. وتشمل المنتجات التي تم تطويرها بنجاح ورسخت مواقع سوقية ناضجة نسبيًا بشكل أساسي ما يلي:

(1) كابلات هوائية معزولة بالبولي إيثيلين المتشابك إشعاعيًا بجهد 10kV و1kV. شكّلت هذه الفئة من المنتجات أول انتصار كبير في تاريخ صناعة الأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا في الصين؛ وحتى اليوم، لا تزال المنتج الرئيسي للكابلات المتشابكة إشعاعيًا في العديد من مصانع تصنيع الكابلات.

(2) كابلات طاقة معزولة بالبولي إيثيلين المتشابك إشعاعيًا بجهد 1kV (بما في ذلك الأنواع المثبطة للهب، والمقاومة للحريق، والخالية من الهالوجين/منخفضة الدخان). كان هذا المنتج من بين أقدم أنواع الأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا التي تم تطويرها؛ إلا أنه، وبسبب عوامل مختلفة، لم يحظ بقبول السوق لفترة طويلة. ومع زيادة استثمار الدولة في تحديث شبكة الكهرباء وتسارع التنمية الاقتصادية، بدأت هذه الكابلات تدريجيًا تحظى بقبول لدى جهات إمداد الطاقة وقاعدة المستخدمين الأوسع. وقد أصبح استبدال كابلات الطاقة المعزولة بـ PVC بكابلات الطاقة المعزولة بالبولي إيثيلين المتشابك XLPE اتجاهًا لا رجعة فيه؛ ويزداد حجم استخدامها سنويًا، وقد برزت بوصفها المنتج الرئيسي للكابلات المتشابكة المشععة في العديد من مصانع تصنيع الكابلات. ونتيجة لذلك، تُصنف ضمن فئة منتجات الكابلات المشععة ذات الحجم الكبير والاستخدامات الواسعة.

(3) كابلات تحكم معزولة بالبولي إيثيلين المتشابك إشعاعيًا (بما في ذلك الأنواع المثبطة للهب، والمقاومة للحريق، ومنخفضة الدخان والخالية من الهالوجين). وعلى غرار كابلات الطاقة، فإن كابلات التحكم المعزولة بـ PVC مقدر لها حتمًا أن تُستبدل بكابلات التحكم المعزولة بـ XLPE؛ وعلاوة على ذلك، بالنسبة للكابلات صغيرة المقطع—وخاصة الخالية من الهالوجين والمثبطة للهب—فإن طريقة التشابك الإشعاعي هي تقنية التصنيع المفضلة.

(4) كابلات إضاءة المطارات المعزولة بالبولي إيثيلين المتشابك إشعاعيًا. وقد اعتُمد هذا المنتج على نطاق واسع في كل من الطيران المدني والمطارات العسكرية.

(5) أسلاك قاطرات معزولة بالبولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجة 125°C. وقد تم قبول هذا المنتج من قبل وزارة السكك الحديدية ومختلف مصانع تصنيع القاطرات؛ إلا أن خصائص أدائه لا تزال بحاجة إلى مزيد من التحسين.

(6) أسلاك معزولة بـ PVC المتشابك إشعاعيًا (XLPVC) بدرجة 105°C. لا يمكن تصنيع الأسلاك المعزولة بـ XLPVC *إلا* باستخدام طريقة التشابك الإشعاعي. وحاليًا، تُصنّع منتجات هذا النوع أساسًا وفقًا للمعايير الأمريكية مثل UL 1429 و1430 و1431 و1672؛ وتُستخدم كأسلاك مكوّنات للمنتجات الإلكترونية المخصصة للتصدير، وتتركز الشركات المصنعة لهذه الأسلاك بشكل رئيسي في منطقتي دلتا نهر اللؤلؤ ودلتا نهر اليانغتسي.

(7) أسلاك معزولة بالبولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجة 125°C–150°C. وحاليًا، تُصنّع منتجات هذا النوع أساسًا وفقًا للمعايير الأمريكية مثل UL 3266 و3173 و3271 و3272 و3321؛ وهي تُستخدم كأسلاك مكوّنات لمنتجات مثل المحركات الكهربائية ووحدات الإضاءة المخصصة للتصدير. ويتميز الطلب السوقي على هذه الأسلاك بأنه كبير، وتتركز الشركات المصنعة بشكل رئيسي في منطقتي دلتا نهر اللؤلؤ ودلتا نهر اليانغتسي.

(8) أسلاك سيارات منخفضة الجهد متشابكة إشعاعيًا. وحاليًا، دخل نوعان رئيسيان من هذه الأسلاك إلى السوق: الأول، أسلاك سيارات معزولة بـ PVC المتشابك إشعاعيًا بدرجة 105°C؛ والثاني، أسلاك سيارات معزولة بالبولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجة 125°C. وتشمل المعايير المعتمدة تلك الخاصة بالولايات المتحدة (SAE)، واليابان (JASO)، وألمانيا (DIN)، وفرنسا (PSA)؛ إلا أن تنوع هذه المنتجات وجودتها لم يلبيا بعد طلب السوق بشكل كامل، مما يستلزم استمرار الواردات واسعة النطاق.

(9) تشمل المنتجات الأخرى التي تم تطويرها بنجاح كابلات مضخات الزيت الغاطسة المعزولة بالبولي إيثيلين المتشابك إشعاعيًا، وكابلات محطات الطاقة النووية، وكابلات الجهد العالي لأجهزة التلفزيون الملونة.

3. تم بنجاح تطوير مواد متنوعة مصممة خصيصًا للأسلاك والكابلات المتشابكة إشعاعيًا، وتشمل بشكل أساسي ما يلي:

(1) مواد عزل متشابكة إشعاعيًا للكابلات الهوائية من 1 kV إلى 10 kV؛

(2) مواد عزل وأغلفة للكابلات خالية من الهالوجين ومثبطة للهب ومتقاطعة إشعاعيًا بدرجات من 90°C إلى 105°C؛

(3) مواد كابلات من البولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجة 150°C؛

(4) مواد كابلات من البولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجة 125°C؛

(5) مواد كابلات من كلوريد البوليفينيل (PVC) المتشابك إشعاعيًا بدرجة 105°C؛

(6) مواد متخصصة متشابكة إشعاعيًا لكابلات إضاءة المطارات؛

(7) مواد عزل من البولي أوليفين المتشابك إشعاعيًا بدرجات 125°C إلى 150°C لأسلاك توصيل المحركات.

(II) الفجوة مقارنة بالمعايير الدولية المتقدمة والتحديات القائمة

بالمقارنة مع الدول الرئيسية في صناعة التشعيع—مثل الولايات المتحدة وألمانيا واليابان—لا يزال بلدي يواجه فجوات كبيرة من حيث الحجم الصناعي، ومستوى التطور التكنولوجي، وتركيز الكفاءات. وترد فيما يلي التحديات الرئيسية وتحليل أسبابها الكامنة:

(1) تعاني الشركات العاملة في المعالجة الإشعاعية للأسلاك والكابلات عمومًا من نقص الاستثمار في التكنولوجيا وضعف القدرة على الابتكار التكنولوجي. وإلى جانب مجرد امتلاك معدات حديثة، من الضروري بناء قدرة قوية على الابتكار التكنولوجي—تشمل كل جانب من تصميم المنتجات وعلوم المواد إلى عمليات التصنيع وهندسة المعدات.

(2) في بعض المناطق، تعاني الشركات من انخفاض معدلات استخدام المعدات وتفاوت الأداء الاقتصادي. وحتى الشركات التي تُظهر نتائج مالية قوية نسبيًا لا تزال متأخرة بشكل ملحوظ عن نظيراتها في الدول المتقدمة من حيث الكفاءة الاقتصادية. وتعود أسباب هذا التفاوت إلى عوامل متعددة، تنبع أساسًا من محدودية تنوع المنتجات الحالية والمنافسة الشديدة بين الشركات، مما يؤدي مجتمعة إلى خفض هوامش الربح. وعلاوة على ذلك، غالبًا ما تتأخر معايير المنتجات عن تطورات الصناعة، كما أن جهود التسويق والترويج غير كافية، ومبادرات توسيع السوق بطيئة، وتظل الحصة السوقية الإجمالية منخفضة. (3) في المعالجة الإشعاعية للأسلاك والكابلات، تعاني بعض الشركات من معدات خطوط حزم المسرّعات التي لا تفي بمواصفات التصميم، إلى جانب غياب قدرات مراقبة خطوط الحزم. ونتيجة لذلك، يكون توزيع الجرعة السطحية على الأسلاك والكابلات بعد التشعيع غير متساوٍ؛ وهذا يمنعها من تلبية متطلبات تعديل المواد، مما يؤدي إلى انخفاض معدل اجتياز المنتجات.

(4) لا يزال تطوير المنتجات يقتصر إلى حد كبير على مجموعة محدودة من العناصر، مثل كابلات الطاقة منخفضة الجهد، والكابلات الهوائية المعزولة، وأسلاك توصيل المحركات، وأسلاك القاطرات، وكابلات الإضاءة. وهناك ندرة نسبية في الكابلات المشععة عالية المستوى والمتخصصة—وتحديدًا تلك المصممة للاستخدامات العسكرية والفضائية ومنصات النفط البحرية. وتعود أسباب ذلك إلى ثلاثة عوامل: أولًا، يتأخر تطوير المواد عن الاستثمار في المعدات، مما يجعل مجال مواد التشابك الإشعاعي عالية الجودة غير مستكشف تقريبًا بالكامل. ثانيًا، هناك نقص في الكفاءات التقنية المتخصصة في المعالجة الإشعاعية، ولم تستثمر الشركات بما يكفي في البحث والتطوير، مما جعل تطوير المنتجات الجديدة متأخرًا بشكل كبير. ثالثًا، لا تزال تنمية السوق نفسها ونضجها عملية مستمرة تتطلب وقتًا.

(III) اتجاهات التطور المستقبلية

تواصل الكابلات المشععة تحقيق تقدم ثابت من حيث الابتكار التكنولوجي. فعلى سبيل المثال، لم تؤدِ التطورات مثل تقنية التحكم الديناميكي في الحزمة الإلكترونية، وتقنيات التشعيع بالحزمة الإلكترونية عالية الطاقة، وعمليات البثق المشترك ثنائي الطبقة إلى تعزيز متانة الأسلاك وسلامتها فحسب، بل جعلت أيضًا عمليات تصنيعها أكثر مراعاة للبيئة. وبالنظر إلى المستقبل، ومن خلال التقدم التكنولوجي المستمر، من المتوقع أن تجد الكابلات المشععة تطبيقات في مجموعة متزايدة من المجالات—مثل الشبكات الذكية وأنظمة إدارة الطاقة عالية الكفاءة—مما يفتح آفاقًا سوقية أوسع بكثير.

المصدر: جمعية شاندونغ للأسلاك والكابلات (سيتم حذف المحتوى عند الطلب إذا كان ينتهك الحقوق.)