船用核级电缆的结构设计须充分考虑海洋、核环境下的电气性能和安全性能，除低烟、无卤、低毒、阻燃等燃烧性能和耐盐雾、湿热、霉菌、油雾等气候性能外，还须考虑高温、高压、蒸汽，以及γ射线辐照等因素的影响。船用核级电缆基本的主体结构与船用电缆相同，区别在于特殊的绝缘型式、隔离层设置及材料选择。其中，绝缘型式和材料选择主要基于寿命和燃烧性能考虑；隔离层设置主要基于DBE事故后的功能实现考虑；所有电缆在铠装内设置挤包内衬层或内护套。

（1）控制电缆

船用核级控制电缆的典型结构包括单护套电缆、铠装型无内护套（有内衬层）电缆和铠装型双护套电缆等，铠装型无内护套（有内衬层）电缆的典型结构示意图见图1。

图1 铠装型无内护套（有内衬层）电缆结构示意图

（2）仪表通信电缆

船用核级仪表通信电缆的典型结构包括铠装型单护套电缆和铠装型双护套电缆；根据屏蔽情况又分为无分屏蔽和有分屏蔽两种结构，有分屏蔽的电缆在分屏蔽外绕包聚酯带作为屏蔽绝缘。铠装型双护套电缆的典型结构示意图见图2。

图2 铠装型双护套电缆结构示意图

为了达到船用核级电缆的关键性能要求，结合船用电缆和核电站用1E级电缆的设计应用经验，设计方案中控制电缆绝缘、仪表通信电缆绝缘分别采用乙丙橡胶和交联聚乙烯，护套采用交联聚乙烯，所有材料均为低烟、无卤、低毒的阻燃材料。

选择交联聚乙烯和乙丙橡胶作为绝缘材料，以乙酸乙烯共聚物（EVA）为基材的阻燃交联聚烯烃为护套材料，主要是考虑电缆经DBE事故后，在高温、高压、蒸汽环境下，不会发生永久塑性形变，可以保证电缆的正常结构。在材料实现上考虑到热寿命、辐照老化性能，防老体系应耐受γ射线照射。相关原理为高聚物经辐照后，产生聚合物自由基，自由基与所选防老剂结合，终止聚合物自由基反应，实现预防老化、延长寿命的目的。

船用核级电缆生产工艺的控制要点主要集中在导体绞合、绝缘层、屏蔽隔离层、挤包内衬层（或护套）和挤包外护套。

（1）导体绞合

基于船用核级电缆在事故环境下须具备结构稳定性、耐挤压性能和电气安全性能，产品从内而外应尽可能圆整、密实。因此，控制和仪表通信电缆的导体选择19根单丝替代常规的7根单丝，经正规绞合，使导体结构更紧密，外围缝隙更小，更有利于挤包绝缘的厚度与同心度的控制。

（2）挤包绝缘、衬层和外护套

通过免调偏机头采用挤压式工艺进行挤包，可以在偏心后自行调控，不需要人为调节，保证大压力挤包橡塑材料时的同心度；避免在贯穿件密封和事故工况下，导致最薄点发生故障。

绝缘采用双层共挤结构，内层采用分离型（BM）螺杆挤出，外层采用低烟无卤材料专用螺杆挤出，模套采用挤压式模套。

内衬层和护套挤出采用低烟无卤材料挤出设备，模套应比成品外径略小，使得材料在挤出后有所膨胀，且表面光滑。

绝缘和护套挤出后，首先测试材料的断裂伸长率及其各层结构尺寸，测试有余量后，再批量挤出。绝缘和护套辐照时，热延伸控制在30%～50%范围。

（3）屏蔽隔离层

屏蔽层内外设置重叠绕包隔离层，搭盖率不小于50%。隔离层采用黏性高温聚酰亚胺带或电气绝缘级耐高温聚酯带。

分别选取典型型号规格为JKEPJ/SC-H 2×0.75mm²和JHYJP85/SC-H 24×2×0.6mm²的控制电缆和仪表电缆作为试验样品，并根据试验需要分别取同一电缆的不同长度，记为1#、2#样件。

常规性能按照GJB 1916—1994《舰船用低烟电缆和软线通用规范》和GJB 774A—2020《舰船用电线电缆通用规范》规定的方法执行，海洋环境适应性能测试按照 GJB 774A—2020和GJB 150A—2009《军用装备实验室环境试验方法》规定的方法执行，核相关功能验证试验按照GB/T 22577—2008规定的方法执行。1#、2#试样具体的试验流程见图3。

图3 产品试验流程图

（1）常规性能

本工作对2#试样进行船用核级电缆常规性能试验，试验结果见表2。

表2 船用核级电缆常规性能测试结果

（2）海洋和船舶环境适应性能

为了响应船舶“三防”预案，更好地应对船舶油污、海洋强日光、拉敷摩擦的影响，对2#试样进行海洋和船舶环境适应性能试验，试验结果见表3。

表3 船用核级电缆海洋和船舶环境适应性能测试结果

（3）核安全功能性能

为响应核环境下船舶寿命周期中热、辐射、发生事故时的应用功能，对1#试样进行了核安全功能性能验证试验，测试结果见表4。

表4 船用核级电缆核安全功能性能测试结果

由表2、表3和表4的测试结果可知，试制生产的产品试验均符合技术要求，达到设计预期，实现了产品同时兼具海洋特殊环境和核工况的适应性，且满足相应的关键技术性能和功能要求。

实测数据虽然符合设计要求，但相关产品仍具有可优化的空间，比如如何在保证电缆单位长度的外径质量基础上实现分屏蔽隔离层更加密实，屏蔽间绝缘电阻更加优异。