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核電廠安全殼結構健康數據采集系統(tǒng)介紹

來源：公司新聞更新時間：2022-07-16 瀏覽：2316次

中國是世界上少數擁有比較完整核工業(yè)體系的國家之一，一直有序、積極的推進核電的應用。從核電裝機容量來看，近年來保持向好的趨勢。數據顯示，2020年我國核電裝機容量達4989萬千瓦，2021年1-8月我國核電裝機容量達5464萬千瓦。截至2021年12月31日，我國大陸地區(qū)共有在建和運行核電機組71臺，其中運行機組53臺（不含中國臺灣地區(qū)）。

核電站安全殼（Reactor container）是核反應堆的保護結構，是為防止核反應堆在運行或發(fā)生事故時放射性物質外逸的密閉容器。需定期對安全殼結構性能狀態(tài)進行測試分析與維護改造。截止2021年12月31日我國在運核電廠機組統(tǒng)計如下圖所示：

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由上圖可知，我國在90年代開工建設的核電廠，如秦山核電廠、大亞灣核電廠等，目前均超過20年的運行時間，安全性態(tài)評價顯得尤為重要。目前各安全殼的狀態(tài)性能評價均是在大量監(jiān)測數據的支撐下做出的科學判斷，從而確保其安全性能。

安全殼結構性能評估主要包括：混凝土底板溫控防裂、預應力損失監(jiān)測、結構監(jiān)測系統(tǒng)設計與安裝、整體性試驗與在役檢查安全評估、耐久性評估和老化管理等。

安全殼按材料可分為鋼安全殼、鋼筋混凝土安全殼和預應力混凝土安全殼。目前我國在建核電站都已基本采用預應力混凝土安全殼。其核心要求是保證完整性，針對常用的預應力混凝土安全殼，實際工作中面臨以下幾個問題：

1.安全殼核島底板（厚度2m以上）是核反應堆苡的基座，美國三里島核電站正是因為堆芯融化將底板燒穿而發(fā)生嚴重事故。目前都采用非預應力設計，其大體積混凝土特性使得施工期間極有可能因溫度應力產生有害裂縫。

2.安全殼筒體和穹頂結構為保證不會開裂都采用了預應力技術。如何了解安全殼結構中預應力體系的實際情況，其預應力水平在長達40年甚至60年的服役期間降低到何種程度，現(xiàn)有技術都只能間接測量和側面反映。

3.安全殼性能評價所需傳感器、采集系統(tǒng)的長壽命、長穩(wěn)定性尚需考證。大部分傳感器均為埋入式，一旦損壞或數據失真將不具備補埋條件，這對傳感器性能、采集系統(tǒng)性能的選型、安裝埋設均是非常大的考驗。

一、安全殼結構監(jiān)測系統(tǒng)（EAU）

為監(jiān)測安全殼結構在服役期間和強度試驗時的結構變位、應變、溫度場和預應力變化，需在安全殼結構上安裝監(jiān)測系統(tǒng) ，該系統(tǒng)必須能夠準確捕捉到最有代表性的結構響應以供分析判斷。

安全殼結構整體性試驗（SIT試驗），是核電站投產前對安全殼的最后一次結構性能檢驗，試驗過程主要使用預埋應變計、溫度計、表面位移計等測量系統(tǒng)，通過對這些系統(tǒng)測出的數據進行分析，以便實現(xiàn)對核電站安全殼結構在投產前及服役期間強度進行監(jiān)測并對其安全性狀性態(tài)進行評估。

測試項目：

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

● 安全殼局部區(qū)域的混凝土應變變化測量

● 安全殼局部區(qū)域的混凝土溫度測量

● 安全殼的表面混凝土裂縫觀測

● 安全殼外觀質量情況檢查

● 核島廠房基礎底板變形測量

● 預應力監(jiān)測鋼束的預應力監(jiān)測

二、數據采集處理系統(tǒng)

安全殼結構監(jiān)測系統(tǒng)面臨：現(xiàn)場條件復雜、測點分散、儀器種類多的特點。這對數據采集處理系統(tǒng)提出了更高的要求：分布性布置、精度高、本地存儲與遠程傳輸、數據處理功能強、抗干擾能力強、可靠性和長期穩(wěn)定性好。

采集系統(tǒng)構成如下圖：

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