[发明专利]用于测量核反应堆的内部结构的线性移动的声传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用声波来测量线性移动的声传感器。

本发明在核反应堆领域中有特别令人感兴趣的应用，尤其用于测量核反应堆的内部结构(如比如旨在于接收核燃料的、被称为“堆芯支承(core support)”的结构)的移动。

背景技术

在核反应堆的服务年限期间，要求能够提供服务以及反应堆容器的内部结构的控制和检查。因此，重要的是能够监视主要构件(比如经受大幅温度和压力应力的堆芯支承结构)的静态变形。

已知使得有可能测量反应堆容器的内部结构的变形和移动的解决方案。然而，无论使用的测量方法如何(例如电容的、光学的、电阻的、电磁的等)，都要求在反应堆容器内在适当位置设置传感器。因此，传感器经受很严苛的辐射和温度条件，这些条件强加了传感器的特别复杂和昂贵的设计，该设计必须符合在对于设备构造的核安全方面的法规。

文献“Acoustic sensors for measuring linear deformation under radiation conditions.A.V.Zelenchuk,AtomnayaEnergiya,Vol.51,No.3,pp.167-171,September1981”描述了一种与用于测量的方法关联的、用于测量线性变形的声传感器，该声传感器可以被用于比如在核反应堆的容器中存在的辐射和温度的条件中。

该文献描述了一种用于测量的设备，该设备由适于引导发射声波的第一波导以及适于引导反射声波的第二波导形成。两个波导通过在第二波导上布置槽而在它们的末端之一这一级相通。与待测量部件接触定位的移动活塞根据待测量部件的移动来修改槽的开口而因此根据部件的线性移动来修改反射波的特征。尤其鉴于生产该设备所需要的元件数目，这样的设备生产起来相对昂贵和复杂。

在另一方面，该文献还描述了一种用于测量的方法，该方法包括校准设备的步骤，该步骤在于在活塞未关闭槽的情况下进行参考信号的测量以便执行传感器的校准。这样的校准方法未使得有可能获得充分精确的测量结果，因为定期地执行校准并且测量条件能够在每个校准时期之间变化，尤其当传感器被用于经受沿着测量设备的大幅温度梯度的环境中时。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种用于测量线性移动的声传感器从而使得无论其中使用传感器的环境如何并且尤其在经受通常为400℃量级的严苛温度条件的环境中有可能取得精确测量结果来克服前述缺点。

出于这一目的，本发明提出一种用于使用声波来测量核反应堆的内部结构的线性移动的声传感器，该声传感器包括：

-能够发射所述声波的电声换能器；

-能够朝着内部结构的测量区域引导所述换能器发射的所述声波的波导；

所述声传感器的特征在于所述波导能够引导反射波；所述波导被固定到内部结构的所述测量区域，并且被布置以便能够根据核反应堆的所述内部结构的移动来延伸或者收缩。

根据本发明的传感器使用单个波导用于传播发射波和反射波，从而使得因此有可能最小化用于生产传感器的部件数目并且最小化在大幅温度和辐射条件中经受大幅应力的部件数目。

根据本发明的用于测量线性移动的声传感器也可以具有在下文单独地或者根据任何技术上允许的组合取得的特征中的一个或者若干特征：

-所述波导由多个节段形成，该多个节段中的两个连续节段具有不同的直径，以便能够在温度梯度之下进行测量；

-所述波导由三个节段形成：包括所述换能器的连接节段、中间标准节段以及被固定到所述测量区域的测量节段；

-标准节段具有比位于所述标准节段的任一侧上的连接节段和测量节段小的直径；

-所述测量节段包括适于根据测量区域的移动来延伸或者收缩所述波导的器件；

-所述器件由金属波纹管形成；

-所述器件由被固定到所述测量区域并且在测量节段内滑动的活塞形成；

-所述器件由圆柱形管形成，该圆柱形管包括被固定到所述测量区域的底部，所述圆柱形管适于通过滑动来与所述测量节段配合；

-所述电声换能器是压电换能器。

本发明的目的还在于一种用于使用根据本发明的声传感器来测量位于核反应堆的容器中的内部结构的线性移动的方法，其特征在于它包括对所述传感器以这样的方式进行定位的步骤，其中能够发射所述声波并且接收反射波的所述电声换能器位于所述反应堆的容器以外；并且在于能够朝着测量区域引导所述换能器发射的所述声波并且能够引导反射波的所述波导位于所述反应堆的容器中。