[发明专利]一种耐核辐射的高温气体声学热力学温度计装置

说明书

本发明涉及一种耐核辐射的高温气体声学热力学温度计装置，其包括：耐辐照声学共鸣腔，其位于所述核反应堆的第一工作区域；第一声波导管和第二声波导管，所述第一声波导管和所述第二声波导管均与所述耐辐照声学共鸣腔相连接；所述第一声波导管连接声学发射传感器，所述第二声波导管连接声学接收传感器；信号发生器，其连接所述声学发射传感器；锁相放大器，其连接声学接收传感器；自动控制和数据传输模块，其连接到信号发生器和锁相放大器。本发明的装置适用于测量如高温气冷堆等高辐照、高温、充满气体工质的环境温度，结构简单，整个装置长期运行可靠，可获得准确的热力学温度。

技术领域

本发明属于温度测量领域，特别是涉及一种耐核辐射的高温气体声学热力学温度计装置。

背景技术

高温气冷堆是第四代核能系统的一种反应堆型，具有固有安全性和发电效率高的优势。高温气冷堆以氦气作为堆芯冷却剂，氦气出口温度可高达1200K。但是，由于气冷堆堆芯温度较高，在较高的核辐照环境中，以金属热电性质为基础的测温传感器难以长期、可靠工作，堆芯温度测量是技术难题之一。

传统基于热电效应的测温系统，测温部件直接处于高温、高辐照环境内，经过长时间恶劣环境的侵蚀，测温元件的热电效应逐渐偏离校准时的关系，有时甚至完全失效，对反应堆安全运行的监控造成了极大难点。气体声学温度计是目前测量热力学温度范围较宽，测量不确定度最小的原级温度计之一。在温度重新定义的国际单位制变革中，目前对定程圆柱基准声学温度计开展了长期深入的研究，但是目前更多的研究是集中在通过模拟高温中进行温度的检测，并不能够实现直接测量高温气冷堆堆芯附近温度。

发明内容

本发明的目的是提供了一种采用气体声学法直接测量高温气冷堆堆芯附近温度的装置。该装置基于气体声学热力学温度计原理，提出了一中可实用化使用的测温装置，具有高稳定性、高可靠性的特点，可为高温气冷堆等恶劣环境的温度测量提供解决方案。

本发明提供了一种所述耐核辐射的高温气体声学热力学温度计装置，其包括：耐辐照声学共鸣腔，其位于所述核反应堆的第一工作区域；第一声波导管和第二声波导管，所述第一声波导管和所述第二声波导管均与所述耐辐照声学共鸣腔相连接；所述第一声波导管连接声学发射传感器，所述第二声波导管连接声学接收传感器；信号发生器，其连接所述声学发射传感器；锁相放大器，其连接声学接收传感器；自动控制和数据传输模块，其连接到信号发生器和锁相放大器；其特征在于：所述耐辐照声学共鸣腔的第一端封闭、所述耐辐照声学共鸣腔的第二端与所述耐辐照声学共鸣腔腔体为非密封连接，所述第二端具有两个开口，所述两个开口分别为第一开口和第二开口；所述第一开口与第一声波导管连接；所述第二开口与第二声波导管连接。

其中，所述核反应堆包括第一工作区、第二工作区和第三工作区。

其中，所述耐辐照声学共鸣腔第一端封闭，第二端与所述耐辐照声学共鸣腔腔体为非密封连接。其中，所述耐辐照声学共鸣腔内部形状为圆柱形或者圆球形。

其中，还包括第一流量控制阀，其位于所述第一声波导管的管路中。

其中，还包括第二流量控制阀，其位于所述第二声波导管的管路中。

其中，所述自动控制和数据传输模块于对第一流量控制阀或第二流量控制阀进行远程控制。

本发明的装置适用于测量如高温气冷堆等高辐照、高温、充满气体工质的环境温度，由于暴露在高辐照等恶劣环境的传感器部件均为耐辐照材料，结构简单，只要传感器部件的结构完整，便可获得可靠的热力学温度。由于测量直接依据气体工质如氦气的声速热力学关系，不依赖于任何实验室校准，作为原级测温方法，具有长期稳定的特点。高辐照与低辐照区域，传输的信号是声波，没有电学信号和部件，所有的电学测量系统都处于室温、低辐照环境，一方面保证了系统长期运行的可靠性，另一方面也易于进行更换，避免核辐照废料的产生。

附图说明

图1为本发明的测量装置结构示意图。