摘要：随着时代的发展，为了满足现代核电技术的要求，当前的核电厂应采用主管道直接测温技术来替代工艺回路复杂，需在主管道上连接众多管数、维修难度大且不满足当前核电技术发展要求的传统旁路测温方式。但因为主管道直接测温技术在我国核电厂应用时间较短，对其研究尚未深入，因此，在应用时必须了解热分层产生的原因及作用机理，并基于该机理确定核电厂主管道测温的截面与测点位置，同时采用有效的技术减少温度瞬态波动所带来的影响。文章就分析了进行核电厂主管道直接测温技术变革的必要性，然后探讨核电厂主管道直接测温技术及其运用，以供相关企业参考。
关键词：核电厂；主管道；直接测温技术；运用策略
一、背景技术分析
在核电厂中，反应堆主管道内的冷却剂是用来带走反应堆中的热量的重要媒介，这种媒介同时还能将热量传递到二次侧蒸汽发生器当中。可以说，主管道中的冷却剂温度不但能控制核反应堆一回路的温度，同时还对核电机组整体正常的运行和监测都具有十分重要的作用。所以，反应堆冷却剂的温度对于核电厂而言，是一种十分重要且十分关键的安全参数。在对其进行测量时，对数据的准确性要求极高。
二、进行核电厂主管道直接测温技术变革的必要性分析
随着时代的发展，目前国际对核电厂建设的要求越来越高。在实际的核电厂主管道测温工作中，大多数核电站都普遍采用了传统的测量工作，即旁路测量的方式。这种测量方式实在核电厂的主管道上设置三个测温旁路接管嘴，在核反应堆正常运行期间，从该反应堆压力容器流出的一回路冷却剂部分，通过测温旁路接管嘴流入到旁路接管线中，经过搅浑后，将冷却剂流经设于测温旁路管线上的测温快响应温度计，以此测量主管道冷却剂的温度，并以此实现对反应堆一回路温度的控制。但这种旁路测量温度的方法需要配置很多的阀门、近百米长的管道以及相应数量的流量孔板、限流孔板和流量计，测量的方式工艺回路十分复杂，而且需要在主管道上连接数量众多且维修难度较大的管路，增加了主管道辅助管路，占用了大量的布置空间，此外，这种测量方式因为主管路接管众多，容易因为设备故障导致非计划停堆事故的发生，而且还不利于事故工况下一回路压力边界的保持。不但加大了核电厂运行和维护的成本，同时还成为潜在的核泄漏源；同时，因为测量的一回路冷却剂是从主管道引流出来的，并且经过了搅混，所以测量的温度与主管道冷却剂的真是温度具有一定的偏差，无法提供精准的数据支持。为了满足现代核电厂建设的要求，我们必须改进传统的冷却剂旁路测温方式，采用主管道直接测温技术。所谓的主管道直接测温技术，就是指通过在主管道上设置温度测量装置，直接测量主管道内冷却剂温度的技术。
三、核电厂主管道直接测温技术设计
在核电厂的日常工作中，因为核反应堆堆芯各燃料组建的富集程度不一致，因此，从不同燃料通道流出来的冷却剂，其温度各不相同。此外，在燃料组件的上方，还存在着控制棒导向管等其他阻碍物，这些阻碍物都对冷却剂起着阻碍的作用。冷却剂必须寻找到阻力最小的通道才能进入到主管道的热段。而且，在其进入主管道热锻的过程中，这些不同温度的冷却剂会出现一定程度的混合，且在主管道里运行的过程中，因为不存在障碍物，会导致这种混合行为继续发生，这样就会逐渐减少热段冷却剂温度的不均匀性。但因为刚进入主管道的冷却剂温差较大，在短时间和短距离内无法实现完美的混合，因此，这时候主管道内的冷却剂温度存在着热分层的现象，离反应堆堆芯出口越近，这种热分层现象就越明显，分层之间的差距越大；反之，离反应堆堆芯越远，冷却剂就会充分混合，而热分层现象也会逐渐降低，最终会逐渐消失。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而在现实生活中，根据现代核电技术的要求，对反应堆主管道冷却剂温度进行测量，其测量精度的要求极高，而要想满足相关要求，在进行主管道温度测量时，就必须充分考虑热分层影响的消除工作。
针对核电厂主管道内冷却剂温度存在热分层的问题，根据工程经验，在进行主管道测温时，热段温度计的布置截面与堆芯出口的距离最少要保持3m。而且，为了消除热分层的影响，必须环绕一个截面设置多处测量点，然后取其平均值，以便于测量到冷却剂的平均温度。但为了测量者的安全，测点的数量不能过多，因此，我们必须用有限的样本平均代替总体样本的平均。在实际操作中，我们可以在截面上对温度计的插入角度上进行一定的变化。此外，当主管道上存在着较大的支管时，一旦流入温度特性不同的冷却剂，会导致部分位置的冷却剂温度发生一定的波动，从而引发控制棒的自动调整，从而影响到温度测量的准确性。因此，在选择测量位置时，还必须选取位于波动管的上游位置。
根据大多数核电厂主管道的设计模式，我们根据测量勺技术设计了一款勺式带孔温度计管座。在实际操作中，将其垂直安装于核电厂的主管道热段上。套管朝着远离主管道的一端进行封闭设计，而朝向主管道的进水方向设置不同角度的5个取水口，并以中间一个孔为轴呈对称分布状，这样就可以对温度不同的流体进行一定的搅混，以便于减少热分层对测量的影响，同时还能有效预防局部温度的瞬态波动对测温的准确性造成影响。此外，这样的设计还能降低流入的冷却的流速，减号冷却剂对温度计的冲击，从而延长温度计的使用寿命。
完成这一步骤后，我们就可以收集温度数据，并对温度信号进行处理了。在具体操作中，首先对热端内的温度计测量到的信号数据进行采集、校正和偏置、滤波，然后进入到系统选择模块，借助相应的软件工具，将收集到信号中无效的数据选择出来，然后一一剔除，最后取有效数据的平均值来消除热分层对实际温度测量带来的影响，从而获得更加准确的温度数据，为控制反应堆一回路温度的实现提供准确的数据支撑。
本设计通过在某核电厂主管道实验，在安全性和技术性方面均达到了设计的要求，而且符合当前世界对核电技术的要求标准。可以取代传统的旁路测温技术，能够准确测量核电厂重要安全保护参数反应堆冷却剂的温度，同时使用的寿命较长，因此，具有极好的应用前景，可以在核电厂主管道测温环节广泛使用，直接测量主管道的温度。
四、结束语
综上所述，随着时代的发展，当前国际上对核电技术的要求越来越高，传统的核电厂主管道热段窄区域温度测量技术，即旁路测量技术已经无法满足核电厂主管道温度测量的需求。根据当前核电技术的要求，我们应积极采用主管道直接测温技术来测量冷却剂的温度，准确获得核电厂重要且关键安全保护参数，并未安全控制工作提供准确的参考。本设计使用了温勺式带孔温度计管座设计，有效化解了温度瞬态波动对测温带来的影响，同时采用了偏置设计的方式，减少了温度计失效是带来的热分层效应影响，且具有极高的安全性，能有效解决相关核电厂关键参数冷却剂温度测量的问题。
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论文作者:任虹宣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
标签：测温论文; 冷却剂论文; 温度论文; 测量论文; 核电论文; 核电厂论文; 厂主论文; 《基层建设》2019年第31期论文;