一回路核级设备磨损的监测模型

发布时间：2021-07-04 16:54

　　核级设备的结构失效与微动损伤有直接关系,在应力集中部位,微动又是许多核电设备提前失效的直接原因。本文以一回路核级设备为对象,研究其磨损失效的原理和特征,并针对不同的磨损失效情况建立监测模型,针对难以避免的典型磨损,构建监测模型,在线监测敏感部位的磨损,并提取信号进行分析,确定磨损部位和磨损程度。监测模型可以通过至少两种监测手段监测易发生磨损的部位,同时,通过不同的定位方法找到磨损发生的位置,并发出警报,做到事故前预防。 

【文章来源】：核安全. 2020,19(01)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

控制棒组件磨损部位

现有的技术已允许超声波探头在堆芯内部高温高压的水环境中工作，可以使用水下旋转超声聚焦探头监测从上端塞焊缝到下端塞焊缝之间的包壳管壁厚和直径，以此判断控制棒包壳的磨损程度及腐蚀程度[6]。超声波探头的数量可以根据控制棒数量以及使用频率来确定，如图3所示。在水下通过超声波探头获取控制棒的振动信号的实质是液浸法的超声波探测过程。由于探头与控制棒不直接接触，探头发射的声波需经过冷却剂射到控制棒，因此，声波的发射和接受都比较稳定。但水层的厚度会引起超声波声能的损失，因此，需要选用聚焦探头以集中声能。同时，在探头的压电晶片前覆盖一层与水匹配的介质，可以提高水浸探头发射到水中的声能。

通过超声波探头收集的信号可以判断燃料棒包壳的厚度及直径情况，并判断棒微动磨损和微动磨蚀的程度。由于堆芯内部下降的控制棒与燃料组件均在吊篮装置中[6]，因此，监测二者所用的超声波系统可以合二为一，即水下超声旋转聚焦探头既可以应用于监测控制棒的磨损情况，又可以应用于监测燃料棒的磨损情况（实际探头的总数根据控制棒和燃料棒的情况而定，并合理分配各区域内的探头数）。需要注意的是，与控制棒一样，在监测燃料棒时也需要叠加燃料棒的信号和背景干扰信号来获得最终的信号[7]，并与允许范围比较（注意峰峰值），判断信号异常与否，如图4所示。因为燃料棒在反应堆正常工作时一直处在堆芯吊篮的内部，不像控制棒会经常被提起和下降，所以，应对用于监测控制棒的涡流系统做适当的调整，即不在仪表导管或燃料棒导向管附近布置拥有穿过式线圈的探头。此时，涡流探头安排在反应堆堆芯吊篮内部，和超声波探头一同直接对在水中工作的燃料棒进行监测，这与升降控制棒时对控制棒进行涡流监测的方法不同。此时，选用放置式线圈对燃料棒进行监测，一是因为穿过式线圈无法在此处使用；二是因为放置式线圈能提高探测的灵敏度。

【参考文献】：
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本文编号：3265173