[发明专利]基于光纤光栅传感的反应堆堆芯温度监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤光栅传感技术领域，涉及一种基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统，还涉及这种监测系统的监测方法。

背景技术

随着核电事业的发展，核辐射对人们生产生活环境产生的影响越来越大。而核反应堆堆芯是反应堆的心脏，装在压力容器中间，由燃料组件构成。核反应堆温度过高，造成燃料棒熔化并发生破损事故,是核电站可能发生的事故中最为严重的事态。因此，对核反堆堆芯温度的监测是至关重要的。

由于核反应堆堆芯温度很高，给测量带来很大的困难。传统的热电偶式和辐射式传感器易受外界电磁场的干扰及测量距离、黑度系数、辐射系数的影响，难以准确测量堆芯的温度，并且测量点很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统，解决现有技术难以对堆芯温度进行准确测量且测量点少的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述监测系统的监测方法。

本发明的技术方案是，基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统，包括监控中心，监控中心包括光源和光环行器，光环行器通过解调系统与电脑连接；光环行器与标准通信光纤连接，标准通信光纤通过连接器与光纤光栅连接，光纤光栅置于堆芯内。

本发明还有如下特点：

上述光纤光栅为刻在铜/碳涂覆光纤上的光栅。

上述铜/碳涂覆光纤为常规单模光纤的包层外加碳层和铜层。

上述连接器为FC/PC型连接器。

上述光源为宽带光源。

上述光纤光栅为耐高温光纤光栅。

上述基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统的监测方法，包括监控中心，监控中心包括光源和光环行器，光环行器通过解调系统与电脑连接；光环行器与标准通信光纤连接，标准通信光纤通过连接器与光纤光栅连接，光纤光栅置于堆芯内；光源发出的光经过光环行器，通过标准通信光纤传进堆芯内，光纤光栅反射回来的光再经过光环行器，通过解调系统解调，再经过电脑处理，计算出堆芯温度的变化。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明提出的基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统，复用方式可采用波分复用，构建一个光纤光栅传感阵列，实现对在高温、高压、高辐射的环境下的多点温度监测，可有效提高堆芯温度的测量准确性。

2、本发明监测方法可通过光纤光栅传感直接测量反应堆堆芯温度，光纤光栅的传感过程是通过外界参量对布拉格反射波的中心波长的调制来获取传感信息的，属于一种波长调制型光纤传感器，可以做分布式或多点测量，提高了对堆芯温度测量的精准度。

3、本发明测量方法采用光纤光栅传感，不受电磁干扰、灵敏度高、质量轻、体积小、低损耗、抗辐射性能好，特别适用于极端恶劣环境。另外，传感信息用波长编码，波长参量不受光源功率的波动及连接或耦合损耗的影响，很容易在一根光纤中连续制作多个光栅，通过结合时分复用和波分复用技术，适用于作为分布式传感元件放入材料和结构的内部，对温度实现多点测量。

4、本发明采用耐高温光纤光栅，可以满足核反应堆堆芯内600℃的工作温度，且具有良好的抗辐射性能。

5、本发明测量方法简单，成本低。

附图说明

图1为本发明基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统结构示意图。

图中，1.监控中心，2.光源，3.光环行器，4.解调系统，5.电脑，6.光纤光栅，7.连接器，8.标准通信光纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

参见图1，基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统，包括监控中心1，监控中心1包括光源2和光环行器3，光环行器3通过解调系统4与电脑5连接；光环行器3与标准通信光纤8连接，标准通信光纤8通过连接器7与光纤光栅6连接，光纤光栅6置于堆芯内。

光纤光栅6为刻在铜/碳涂覆光纤的光栅，铜/碳涂覆光纤为常规单模光纤的包层外加碳层和铜层。

连接器7为FC/PC型连接器。

光源2为宽带光源。

光纤光栅6为耐高温光纤光栅。

上述基于光纤光栅传感器的反应堆堆芯温度监测系统的监测方法，光源2发出的光经过光环行器3，通过标准通信光纤8传进堆芯内，光纤光栅6反射回来的光再经过光环行器3，通过解调系统4解调，经过电脑5处理，计算出堆芯温度的变化。