一种基于声波传感器的反应堆堆内部件临界热流实时监测方法技术

一种基于声波传感器的反应堆堆内部件临界热流实时监测方法，用于对聚变堆堆内面向等离子体部件第一壁、裂变堆堆芯燃料组件出现异常工况时的临界热流（Critical heat flux，CHF）事件的实时监测；本发明专利技术由于采用声波实时监测高热荷部件产生的CHF事件，具有实时性好、监测范围大、精度高等显著优势，克服了采用热电偶监测CHF事件时需要测点数量多、获取数据滞后、仅能测量有限部位的限制，也避免了采用红外检测CHF事件时表面发射率低、变化大、高寄生反射所造成的温度分布不确定等缺陷，解决了反应堆堆内部件临界热流实时监测的难题。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于声波传感器的反应堆堆内部件临界热流实时监测方法，其特征在于：依据堆内部件产生临界热流的声波检测原理，采用声波监测临界热流实验系统实现；所述声波监测临界热流实验系统包括涡轮流量计（1）、加热系统（2）、实验段（3）、第一声波传感器（4）、针阀（5）、第二声波传感器（6）、涡流流量计（7）、隔膜阀（8）、数据采集装置（9）、功率谱仪（10）、计算机（11）；装有涡轮流量计（1）的冷却管道与实验段（3）相连接，实验段（3）的流出端管道安装第一声波传感器（4）和针阀（5），组成部件内一个冷却水流动通道；另一个与实验段（3）相平行的冷却水管道上安装有隔膜阀（8）和涡流流量计（7），类比堆内部件多组平行流动的冷却水通道之一，两条管道的汇流端安装第二声波传感器（6）；数据采集装置（9）通过数据线连接到第一声波传感器（4）和第二声波传感器（6），数据采集装置（9）输出端一路与功率谱仪（10）相连接，另一路与计算机（11）相连接；具体实现步骤如下：S1：涡轮流量计（1）测量实验段3压力水的流量，针阀（5）调节实验段（3）通道内水的流量；第一声波传感器（4）获取冷却水流动的湍流、水流速度变化、驱动泵、流量计、阀门及管道转弯产生的背景噪声信号，高功率密度热流加热部件结构产生的寄生干扰信号，高功率密度热流加热实验段（3）使管道内壁压力水泡核沸腾产生的声波信号，这些信号的频率均在0～20KHz范围之内；S2：隔膜阀（8）调节进入两组平行通道压力水的比例，涡流流量计（7）测量与实验段（3）平行通道冷却水的流量，第二声波传感器（6）安装于两组冷却水流道的汇流端，获取声波信号；S3：数据采集装置（9）实时采集第一声波传感器（4）和第二声波传感器（6）信号，这些信号的频域均在0～20KHz范围之内，并进行数字信号处理；数字信号处理过程为：一路信号经快速傅立叶变换（FFT），通过加汉宁窗进行加权选择，结合Welch时间平均方法处理，送至功率谱仪（10）进行分析，获得信号的功率谱密度（PSD），监测背景噪声和声波能量信号；另一路是经FFT变换的时域信号，通过52KHz采样频率采样形成待处理的数字信号；由于噪声信号和CHF时的泡核沸腾产生的声波信号频率均在0～20KHz范围之内，而CHF时泡核沸腾产生的声波信号频率在200～800Hz，经过200～333Hz的带通滤波器选择，滤去其它频率的背景噪声后，送至计算机（11）；计算机（11）通过快速傅立叶反变换（IFFT），变换成频域信号，再进行均方根计算（RMS），获得声波能量信号；辅助设置高功率密度热流加热产生泡核沸腾时声波门坎信号，当CHF事件出现时，高功率密度热流加热实验段（3）使管道内壁压力水泡核沸腾产生的声波能量超过此门坎信号，可判定CHF事件发生，从而实时监测实验段（3）出现的CHF事件；通过计算机（11）进行数字信号处理，分析声波功率谱密度和声波能量信号，并辅以临界热流门坎信号，实时监测实验段（3）出现异常工况时的临界热流（CHF）事件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪卫华，李晓刚，周丰平，韩双喜，韩佳佳，陈宇，杨锦宏，杨斌，邓海飞，黄生洪，储德林，马书炳，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军官学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34