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核電廠安全殼結(jié)構(gòu)健康數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)介紹

來源：公司新聞更新時(shí)間：2022-07-16 瀏覽：3068次

中國(guó)是世界上少數(shù)擁有比較完整核工業(yè)體系的國(guó)家之一，一直有序、積極的推進(jìn)核電的應(yīng)用。從核電裝機(jī)容量來看，近年來保持向好的趨勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)核電裝機(jī)容量達(dá)4989萬千瓦，2021年1-8月我國(guó)核電裝機(jī)容量達(dá)5464萬千瓦。截至2021年12月31日，我國(guó)大陸地區(qū)共有在建和運(yùn)行核電機(jī)組71臺(tái)，其中運(yùn)行機(jī)組53臺(tái)（不含中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)）。

核電站安全殼（Reactor container）是核反應(yīng)堆的保護(hù)結(jié)構(gòu)，是為防止核反應(yīng)堆在運(yùn)行或發(fā)生事故時(shí)放射性物質(zhì)外逸的密閉容器。需定期對(duì)安全殼結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試分析與維護(hù)改造。截止2021年12月31日我國(guó)在運(yùn)核電廠機(jī)組統(tǒng)計(jì)如下圖所示：

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由上圖可知，我國(guó)在90年代開工建設(shè)的核電廠，如秦山核電廠、大亞灣核電廠等，目前均超過20年的運(yùn)行時(shí)間，安全性態(tài)評(píng)價(jià)顯得尤為重要。目前各安全殼的狀態(tài)性能評(píng)價(jià)均是在大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的支撐下做出的科學(xué)判斷，從而確保其安全性能。

安全殼結(jié)構(gòu)性能評(píng)估主要包括：混凝土底板溫控防裂、預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝、整體性試驗(yàn)與在役檢查安全評(píng)估、耐久性評(píng)估和老化管理等。

安全殼按材料可分為鋼安全殼、鋼筋混凝土安全殼和預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。目前我國(guó)在建核電站都已基本采用預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。其核心要求是保證完整性，針對(duì)常用的預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼，實(shí)際工作中面臨以下幾個(gè)問題：

1.安全殼核島底板（厚度2m以上）是核反應(yīng)堆苡的基座，美國(guó)三里島核電站正是因?yàn)槎研救诨瘜⒌装鍩┒l(fā)生嚴(yán)重事故。目前都采用非預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，其大體積混凝土特性使得施工期間極有可能因溫度應(yīng)力產(chǎn)生有害裂縫。

2.安全殼筒體和穹頂結(jié)構(gòu)為保證不會(huì)開裂都采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)。如何了解安全殼結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力體系的實(shí)際情況，其預(yù)應(yīng)力水平在長(zhǎng)達(dá)40年甚至60年的服役期間降低到何種程度，現(xiàn)有技術(shù)都只能間接測(cè)量和側(cè)面反映。

3.安全殼性能評(píng)價(jià)所需傳感器、采集系統(tǒng)的長(zhǎng)壽命、長(zhǎng)穩(wěn)定性尚需考證。大部分傳感器均為埋入式，一旦損壞或數(shù)據(jù)失真將不具備補(bǔ)埋條件，這對(duì)傳感器性能、采集系統(tǒng)性能的選型、安裝埋設(shè)均是非常大的考驗(yàn)。

一、安全殼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（EAU）

為監(jiān)測(cè)安全殼結(jié)構(gòu)在服役期間和強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)變位、應(yīng)變、溫度場(chǎng)和預(yù)應(yīng)力變化，需在安全殼結(jié)構(gòu)上安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ，該系統(tǒng)必須能夠準(zhǔn)確捕捉到最有代表性的結(jié)構(gòu)響應(yīng)以供分析判斷。

安全殼結(jié)構(gòu)整體性試驗(yàn)（SIT試驗(yàn)），是核電站投產(chǎn)前對(duì)安全殼的最后一次結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)，試驗(yàn)過程主要使用預(yù)埋應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)、表面位移計(jì)等測(cè)量系統(tǒng)，通過對(duì)這些系統(tǒng)測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)核電站安全殼結(jié)構(gòu)在投產(chǎn)前及服役期間強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并對(duì)其安全性狀性態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

測(cè)試項(xiàng)目：

● 安全殼變形測(cè)量（包括筒體徑向、豎向變形測(cè)量；設(shè)備閘門孔周邊徑向變形、開孔直徑變化測(cè)量；穹頂豎向變形測(cè)量）

● 安全殼局部區(qū)域的混凝土應(yīng)變變化測(cè)量

● 安全殼局部區(qū)域的混凝土溫度測(cè)量

● 安全殼的表面混凝土裂縫觀測(cè)

● 安全殼外觀質(zhì)量情況檢查

● 核島廠房基礎(chǔ)底板變形測(cè)量

● 預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)鋼束的預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)

二、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

安全殼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)面臨：現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、測(cè)點(diǎn)分散、儀器種類多的特點(diǎn)。這對(duì)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)提出了更高的要求：分布性布置、精度高、本地存儲(chǔ)與遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。

采集系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：

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