[发明专利]固态金属内部温度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及核工业领域，具体涉及一种固态金属内部温度测量装置及方法。 

背景技术

从人类开始利用核能至今，全球已经发生了多起严重的核泄漏事故，比如美国三里岛核泄漏事故、前苏联切尔诺贝利核泄漏事故和日本福岛核泄漏事故。通过分析上述核泄漏事故的发展和处理过程可以发现，将堆芯熔融物滞留在压力容器内，保证反应堆压力容器的完整性，可以极大地缓解严重事故的进一步发展和恶化。 

现在，已有较为完整的反应堆熔融物堆内滞留策略，影响反应堆熔融物堆内滞留策略能否成功的关键点即在于压力容器下封头外表面流动传热特性以及临界热流密度。 

为了掌握下封头外表面流动传热特性以及获得压力容器下封头外表面临界热流密度限值，必须对下封头的内部温度进行准确测量。现有的金属温度测量技术只能测量金属表面温度和金属液的温度。因此，在本领域中，迫切需要一种能够测量固体金属内部不同位置温度的方法和装置。 

发明内容

本发明的目的即在于克服现有金属温度测量技术不能测量固体金属内部温度的不足，提供一种固态金属内部温度测量装置。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

固态金属内部温度测量装置，包括绝缘套管和铠装热电偶，绝缘套管套接于铠装热电偶上并至少让铠装热电偶测温端露出。

热电偶广泛应用于各个领域，用于温度测量。传统的热电偶只能对物体表面温度，液体温度和气体温度进行测量。现在，发明人欲将热电偶用于金属内部温度的测量，其发明的方法是在待测金属上钻盲孔，使待测点露出，然后将热电偶丝插入盲孔中，与待测点接触，实现对金属内部待测点温度的测量。为了不影响待测金属的结构、内部温度分布和力学性能，盲孔的直径要尽量小。众所周知，铠装热电偶分为柔性与刚性两种：对于柔性铠装热电偶，其在插入盲孔后，很难保证其插入盲孔的部分不发生弯曲，一旦发生弯曲，由于盲孔孔径很小，弯曲部位会与盲孔的孔壁接触，而且柔性铠装热电偶的测温端会顶在盲孔的孔壁上，从而无法测得待测点的温度；对于刚性铠装热电偶，虽然不会发生弯曲，但是在盲孔孔径很小的情况下，要使刚性铠装热电偶除测温端之外的部位都不与盲孔的孔壁接触，对于安装角度的精度要求会非常苛刻，而且，安装精度根本无法检测，另外，即使安装到位，刚性铠装热电偶的安装角度也很难准确维持，一旦角度产生偏差，刚性铠装热电偶的测温端会与盲孔底部偏离待测点的位置接触，刚性铠装热电偶的外表面还会与盲孔的开口处接触，导致无法测得待测点的温度。 

通过上述描述可以发现，如何使铠装热电偶的测温端准确的与待测点接触，并保证铠装热电偶的其它部位不与盲孔的孔壁接触成了函待解决的问题。发明人经过研究，采用如下方式克服上述问题：在铠装热电偶上设置绝缘套管，并至少让铠装热电偶测温端露出。本装置在插入盲孔后，绝缘套管会与盲孔的孔壁接触，从而解决了铠装热电偶除测温端之外的部分与盲孔孔壁接触的问题。由于绝缘套管填充了铠装热电偶与盲孔孔壁之间的空间，使铠装热电偶在盲孔的径向方向上无法自由移动，使铠装热电偶的测温端能够准确的与盲孔底部的测温点接触，解决了铠装热电偶的安装角度精度难以保证，安装角度很难准确维持的问题。本装置安装方便，只需插入盲孔至铠装热电偶的测温端顶住盲孔的底部即可，不存在安装精度无法检测的问题。 

本装置虽然解决了上述技术问题，但是本装置还是能沿盲孔的轴向方向移动，在测量过程中，即便是发生了微量的位移，也会导致铠装热电偶的测温端脱离待测点，从而无法得到待测点的准确温度。要将铠装热电偶的测温端固定在待测点也非常困难，由于盲孔的直径非常小，传统的固定方式根本无法实施。为了解决这个技术问题，发明人选用了可不介入盲孔内部的脉冲焊将铠装热电偶的测温端焊接于待测点，因此，发明人选用绝缘套管的另一个技术效果即在于，只让铠装热电偶的测温端与待测金属导通，从而将铠装热电偶的测温端准确的焊接于待测点。 

作为本发明的第一种优化方案，所述铠装热电偶包括热电偶丝和铠装外壳，铠装外壳包裹热电偶丝，铠装外壳的两端均从绝缘套管露出，还包括接地线，所述接地线与铠装外壳远离铠装热电偶测温端的端部连接。在待测金属带电时，会对伸入金属内部的铠装热电偶造成极大的电磁干扰，通过将铠装外壳接地，能够实现对电磁干扰的有效屏蔽，使本发明具备较强的抗干扰能力。另外，由于绝缘套管的存在，可以在铠装外壳接地后，避免被测金属处于接地状态。