LUNA参与研究核反应堆温度和传感测量技术

光纤在线编辑部  2021-01-18 10:13:00  文章来源:综合整理  版权所有,未经许可严禁转载.

导读:最近,LUNA与俄亥俄州立大学(OSU)和匹兹堡大学合作,以实现清洁核能为目标,共同研究核反应堆温度和其它传感测量技术,该项目刊登在美国能源部《先进传感器和仪器》(Advanced Sensors and Instrumentation)2020年9月的通讯期刊上。

1/18/2021,光纤在线讯,最近,LUNA与俄亥俄州立大学(OSU)和匹兹堡大学合作,以实现清洁核能为目标,共同研究核反应堆温度和其它传感测量技术,该项目刊登在美国能源部《先进传感器和仪器》(Advanced Sensors and Instrumentation)2020年9月的通讯期刊上。

世界各国政府都面临着一个挑战:在努力减少全球对化石燃料依赖的同时,如何满足日益增长的电力需求。人们越来越需要可持续的可再生能源,如同太阳能、风能、水力发电、生物柴油和乙醇,美国政府希望建造更多的核反应堆以满足能源需求。然而,为了确保公众健康安全并维护能源安全,启用核反应堆需要在大规模实施前进行深入的研究和开发。


OSU用ThorLabs BP209-IR双扫描狭缝光束剖面仪拍摄的单模蓝宝石光纤传感器(SMSF)图像

第四代核能系统是一种具有更好的安全性、经济竞争力,核废物量少,可有效防止核扩散的先进核能系统。Gen IV的设计方案以高温反应堆为主要方向,高温反应堆能够在不额外产生二氧化碳的情况下产生大量氢,但需要对堆芯燃料和冷却剂进行温度测量以确保安全。

目前,任何测量技术都会受到温度影响产生漂移,根据该项目的研究结果,高精度温度测量对于识别热点、控制热循环和其它传感器温度漂移补偿是必不可少的。此外,测量结果能够帮助探测温度急剧上升现象,以避免反应堆压力容器、燃料模块、安全壳过早出现故障,消除辐射物泄露的潜在风险。


Pitt红外相机拍摄的SMSF传感器远场图像

LUNA希望与OSU和Pitt共同开发业界首个商业级单模蓝宝石光纤(SMSF)传感器,能够在高辐射核环境下工作,并提供更精确的测量。SMSF传感器将无需在反应堆堆芯内放置任何部件,减轻测量漂移的问题,提高传感器的使用寿命,并消除电子短路的风险。该项目第一阶段收获并记录了可靠良好的传感性能。下一阶段将重点研究如何优化SMSF传感器性能,开发低成本的生产工艺。


使用LUNA OBR 4600测量温度下降过程,由频谱漂移通过三次拟合确定的炉温与时间的关系(蓝色曲线);红色虚线表示B型热电偶读数。


在几次测量过程中,由SMSF确定的高温炉内温度随距离分布情况。沿着这段光纤有30个测量点。
关键字: LUNA 传感 测量技术
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