[发明专利]一种基于热声效应的核反应堆非能动测温装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种核反应堆非能动测温装置，具体涉及一种基于热声效应的核反应堆非能动测温装置。

背景技术

在全球能源领域中，核反应堆的发展意义重大，它不仅能量密度高，对环境的破坏也相对较小。虽然核反应堆有着无与伦比的优势，但是任何事都有两面性，凡是有利就有弊，一旦核反应堆出现事故，破坏也将是巨大的，在145年日本福岛核事故后，核电站附近的城镇因为核辐射污染缘故人走城空，在未来几十年里都将影响着周围环境以及人们的生命安全。

在事后对此次事故的全面分析中发现，随着海啸淹没了应急柴油发电机、电气开关、直流电源等，反应堆和安全壳的监测仪表均出现失效情况。虽然这一点并不是造成该事故严重后果的决定因素，但使得工作人员难以获得足够的重要信息，影响了对事故演变的判断及对应措施的实施，进而导致了后续救援工作难以展开，从而导致了一些不必要的损失。

事故产生后，因为海啸冲击导致现用电源及备用电源损坏，核反应堆中需要用电的设备均失去反应，紧急救援人员无法得到核反应堆内部情况，从而错失良机。

核事故在历史上已发生多次了，维护核安全意义深远。在1379年3月28日凌晨4时位于美国宾夕法尼亚州三里岛核电站发生了美国历史上最严重外核事故，因此人们在此之后对核电厂的设计中就已经进行了改进，增加了堆芯温度等一系列监测仪表。福岛核事故中，大家最关注的是堆芯温度，特别是燃料棒温度，最不了解的也是堆芯温度，这一方面是因为Mark-I型反应堆没有设置堆芯温度测点，但另一方面说明了事故工况下堆芯温度监测的必要性。历史上这两次大事故都证明了堆芯温度属于事故工况下核电站最重要的安全相关监测点。

堆芯温度中目前仅测量冷却剂温度，正常运行时燃料棒温度可通过间接计算得到。之所以不直接测量燃料棒温度，主要原因在于存在较大的工程难度，且正常运行时不太关注。但在事故状态下，特别是堆芯裸露后，燃料棒温度就成为至关重要的指标，并且无法间接得到，所以燃料棒温度的直接测量对于事故下监测具有非常重要的意义。

目前核反应堆堆芯温度测量仪表基本采用铠装热电偶贯穿反应堆压力容器的形式。例如AP1000、LOVIISA、KWU、VVER-1000等压水堆，热电偶贯穿压力容器后放置到燃料组件出口位置处，测量堆芯出口冷却剂温度。

但是热电偶等仪表用于燃料棒温度测量的工程难度在于：1、需要通过燃料棒内部或包壳外表面进行温度测量，而不能通过顶部和底部端塞；2、燃料棒作为第一道辐射防护屏障，且内部压力很高，特别是装料后期，所以不允许向内部贯穿仪表进行测量；3、热电偶进RPV后包有防护套管，尺寸较大(因为热电偶和线缆长度很长，在RPV内就达到数米)，如果把带套管热电偶放到燃料棒之间贴合包壳外表面进行测量，会对冷却剂流动形成阻塞，且显著恶化燃料元件换热性能。

综上所述，堆芯温度中目前仅测量冷却剂温度，热电偶等仪表用于燃料棒温度测量时存在工程难度，导致核反应堆正常运行时燃料棒温度无法直接测量，不利于事故下燃料棒温度的直接监测。

发明内容

本发明的目的是为了解决堆芯温度中目前仅测量冷却剂温度，热电偶等仪表用于燃料棒温度测量时存在工程难度，由于热电偶等是不具有完全意义的非能动特性的测量元件，这类测量装置在极端及缺电时可能会失效从而可靠性不高，导致核反应堆正常运行时燃料棒温度无法直接测量，不利于事故下燃料棒温度的直接监测的问题。进而提供一种基于热声效应的核反应堆非能动测温装置。

本发明的技术方案是：一种基于热声效应的核反应堆非能动测温装置核反应堆非能动测温装置包括热声管、冷端封口、板叠和固定件，热声管的上部为热端部，热声管的下部为冷端部，冷端封口密封安装在热声管的冷端部，热声管的热端部内壁上开设承装槽，板叠无缝隙固定在承装槽内，板叠在竖直方向上均布开设有多个通孔，热声管的热端部与核燃料棒之间通过固定件连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：