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为核反应堆建立精确的温度和传感测量

最近,Luna与俄亥俄州立大学(OSU)和匹兹堡大学合作了一个项目——美国能源部的先进的传感器和仪器Sept 2020 newsletter- to help create accurate temperature and sensing measurements for nuclear reactors with the goal of making clean, nuclear energy a reality.

世界各国政府都面临着一个挑战:在努力减少全球对化石燃料依赖的同时,如何满足日益增长的电力需求。因此,人们越来越需要可持续的可再生能源。与太阳能、风能、水力发电、生物柴油和乙醇一起,美国政府希望建造更多的核反应堆,以满足其能源需求。然而,为了确保公众健康和安全,以及维护能源安全,新核反应堆的使用需要进一步研究和开发,然后才能大规模实施。

Single-Mod的形象e Sapphire Fiber (SMSF) sensor
Image of SMSF sensor taken with a ThorLabs BP209-IR Dual Scanning Slit Beam Profiler at OSU

推动研究和开发更安全和更高效的核反应堆是一个国际工作队,第四代。第四代的设计倡议特点高温反应堆是首选,因为它们能够产生大量的氢气,而不产生额外的一氧化碳2然而,为了安全有效地使用,它们需要进行堆芯燃料和冷却剂温度测量。目前还没有低漂移温度测量技术。根据该项目的研究结果,高精度的测量对于识别热点、控制热循环和对其他传感器进行温度补偿是必不可少的。同样,需要进行此类测量,以检测温度峰值,如果漏测,则有可能导致反应堆压力容器、燃料模块、安全壳破裂和可能的产品释放过早失效。

Pitt红外相机拍摄的SMSF远场图像
Pitt红外相机拍摄的SMSF传感器远场图像

与OSU和Pitt一起,Luna希望开发第一个商业级单模蓝宝石光纤(SMSF)传感器,能够在高辐射核环境下工作。这些传感器的设计将提供比现有的电子替代品更精确的测量。SMSF传感器将在反应堆堆芯内没有电气部件,从而减轻显著的测量漂移,提高传感器的生存能力,并消除电子短路的风险。该项目第一阶段的成果是有希望的,并注意到良好的传感性能。下一阶段将重点研究如何优化SMSF传感器的性能以及开发生产方法以最小化生产成本等因素。

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