一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜及方法技术

本发明专利技术属于核电厂管道安全技术领域，具体涉及一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜及方法，管道泄漏探测薄膜设置在核电厂的高能管道(1)上，包括设置在高能管道(1)的外表面上的管道泄漏探测薄膜(2)，管道泄漏探测薄膜(2)能够通过传输光信号监测高能管道(1)是否发生泄漏；高能管道(1)的外围设有不锈钢保温层(3)，管道泄漏探测薄膜(2)位于高能管道(1)和不锈钢保温层(3)之间。本发明专利技术能够第一时间探测到高能管道(1)发生的泄漏，使在发现泄漏到管道毁灭性破坏之间有足够长的时间采取安全处理措施，提升了压水堆核电厂安全性，提升了核电厂自身事故应对能力，实现了核电厂安全系统设计简化，提升了核电厂运行的经济性。提升了核电厂运行的经济性。提升了核电厂运行的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜及方法


[0001]本专利技术属于核电厂管道安全
，具体涉及一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜及方法。

技术介绍

[0002]能源市场对核电厂经济性的要求越来越高，这为下一代压水堆技术的发展提出了新的目标，即需要核电厂在安全性进一步提升的同时显著降低投资成本，提升经济性。这一目标的实现无法通过提升安全系统的复杂程度和可靠性来实现，因为提升安全系统的复杂程度和可靠性不可避免的增加成本，阻碍经济性的提升，为此，在开发下一代压水堆技术时，一条可能的技术路线就是将研发工作的关注点从安全系统性能提升转移到核电厂自身事故应对能力的提升上，在设计基准范围内(设计基准工况和设计扩展工况)，探索和开发先进技术，从设计上消除典型始发事件，进而消除这些典型始发事件可能导致的预计运行事件和事故工况，取消相对应的安全系统，最终达到加强安全性的同时简化设计，显著提升经济性的目的。
[0003]核电厂大部分事故都是各种高能管道的破裂造成的，如：主管道破裂导致的失水事故，主蒸汽管道破裂事故、主给水管道破裂事故等。总的来说，与核电厂安全直接相关的高能管道包括以下四类：第一类：反应堆主冷却剂系统管道，由于主管道是压力边界的主要构成部分，其破裂将导致极端严重的事故发生，同时，主管道直径大(>600mm)、温度高(设计温度>340℃)、压力大(设计压力>17MPa)、冷却剂放射性水平高；第二类：与主管道相连的含有一回路冷却剂的管道，其破裂引发的冷却剂丧失无法通过化容系统上充流量补充，此类管道直径较主管道要小，但仍然是压力边界的构成部分，承受高温、高压、高放的一回路冷却剂，如稳压器波动管、化容系统接管等，此类管道相较于主管道管径要小、管路要长、走管要复杂；第三类：与主冷却剂管道相连的含有一回路冷却剂极细管道，通常利用化容系统上充流量补充冷却剂丧失即可保持稳压器水位；第四类：二回路高能管道，由于二回路高能管道，如主蒸汽管道、主给水管道中的流体没有放射性，温度和压力(给水温度>140℃，主蒸汽压力>4.5MPa，主蒸汽温度>290℃)，显著低于一回路冷却剂温度和压力，而且，二回路管道的破裂对于核电厂安全的影响也较一回路管道破裂相对缓慢，而且此类管道连接和穿越核岛和常规岛，管道长、弯折多。
[0004]当我们将核安全技术的研究重点从安全系统研发转为核电厂自身事故应对能力提升时，需要针对压水堆核电厂典型的管道破裂事故开发管道破裂消除技术，提升压水堆核电厂安全性的同时实现设计简化，确保经济性。
[0005]破前漏(LBB)技术是核电厂管道类事故探测和预防中广泛应用的技术。破前漏是指在核反应堆的管道和压力容器中，不可避免地会存在一些表面缺陷或内埋缺陷(如裂纹、夹杂、空洞等)，在外加载荷和其他因素作用下，有些缺陷逐渐发展，甚至穿透管壁，形成贯穿裂纹，造成管道内介质的泄漏。当泄漏量达到一定程度后，即可被相应的泄漏监测系统发现。如果从发现泄漏到管道毁灭性破坏之间有足够长的时间采取安全处理措施(如卸压、修
理等)，不至于造成严重的事故，则认为这种管道满足LBB的条件，或者称这种管道或者压力容器具有LBB特性。目前开发的LBB技术手段包括容量监测、听声、蒸汽收集等，这些手段还都属于间接手段，不可避免的存在可靠度不高的缺点，无法成为论证管道破口类事故被消除，进而简化或取消安全系统。为此，开发直接探测管道泄漏发生的技术手段成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
中存在的问题。本专利技术的目的是提供一种能够直接探测管道泄漏发生的技术方案，从而提升核电厂自身事故应对能力，同时实现核电厂安全系统的设计简化。
[0007]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜，设置在核电厂的高能管道上，其中，包括设置在所述高能管道的外表面上的管道泄漏探测薄膜，所述管道泄漏探测薄膜能够通过传输光信号监测所述高能管道是否发生泄漏；所述高能管道的外围设有不锈钢保温层，所述管道泄漏探测薄膜位于所述高能管道和所述不锈钢保温层之间。
[0008]进一步，所述管道泄漏探测薄膜由特种光纤和超薄不锈钢带组成，所述特种光纤由粘接剂固定在所述超薄不锈钢带上，所述超薄不锈钢带上并联设置若干条所述特种光纤，所述特种光纤紧贴在所述高能管道的外表面上。
[0009]进一步，所述特种光纤由纤芯、包层、涂覆层组成，所述纤芯设置在所述包层内部，所述涂覆层设置在所述包层的外表面，所述包层的材质采用遇水融化材料。
[0010]进一步，所述纤芯由高纯度二氧化硅和掺杂剂构成，所述掺杂剂包括五氧化二磷和二氧化锗；所述包层所采用的遇水融化材料包括卤化物晶体；所述涂覆层采用多孔介质，用以增加所述特种光纤的机械强度。
[0011]进一步，所述特种光纤的顶端设置信号发射器，所述特种光纤的尾端设置信号接收器，所述信号接收器连接信号分析器；所述信号发射器用于发射所述光信号，所述信号接收器用于接收所述光信号，所述信号分析器用于判断所述信号接收器收到的所述光信号是否出现失真或丢失情况。
[0012]为达到以上目的，本专利技术还公开了用于以上所述的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜的一种基于光纤技术的管道泄漏探测方法，包括如下步骤：
[0013]步骤S1，所述核电厂运行时，在所述信号发射器周期性的输入所述光信号；
[0014]步骤S2，判断所述高能管道是否存在泄漏；当所述信号接收器收到的所述光信号未出现失真或丢失情况时，表明所述高能管道未发生任何泄漏；当所述信号接收器收到的所述光信号出现失真或丢失等情况时，表明所述特种光纤的所述涂覆层和所述包层发生了破坏，所述高能管道发生了泄漏，所述高能管道存在破裂的可能性；
[0015]步骤S3，当判断所述高能管道发生了泄漏后，进行停机检修查找漏点，消除管道破裂的可能性。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]1.本专利技术提出的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜及方法中，由于特种光纤4紧贴高能管道1布置，所以能够第一时间探测到高能管道1发生的泄漏，使在发现泄漏到管道毁灭性破坏之间有足够长的时间采取安全处理措施。由于管道泄漏探测薄膜2采用了多
条特种光纤4并联布置的方式，显著提升了探测的可靠性。
[0018]2.本专利技术提升了压水堆核电厂安全性，提升了核电厂自身事故应对能力，同时实现了核电厂安全系统设计简化，提升了核电厂运行的经济性。
附图说明
[0019]图1是本专利技术具体实施方式中所述的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜的示意图(显示管道泄漏探测薄膜2与高能管道1以及不锈钢保温层3之间的位置关系)；
[0020]图2是本专利技术具体实施方式中所述的管道泄漏探测薄膜2的(4系列，即包含4根特种光纤)剖视图；
[0021]图3是本专利技术具体实施方式中所述的特种光纤4的示意图；
[0022]图4是本专利技术具体实施方式中所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜，设置在核电厂的高能管道(1)上，其特征是：包括设置在所述高能管道(1)的外表面上的管道泄漏探测薄膜(2)，所述管道泄漏探测薄膜(2)能够通过传输光信号监测所述高能管道(1)是否发生泄漏；所述高能管道(1)的外围设有不锈钢保温层(3)，所述管道泄漏探测薄膜(2)位于所述高能管道(1)和所述不锈钢保温层(3)之间。2.如权利要求1所述的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜，其特征是：所述管道泄漏探测薄膜(2)由特种光纤(4)和超薄不锈钢带(6)组成，所述特种光纤(4)由粘接剂(5)固定在所述超薄不锈钢带(6)上，所述超薄不锈钢带(6)上并联设置若干条所述特种光纤(4)，所述特种光纤(4)紧贴在所述高能管道(1)的外表面上。3.如权利要求2所述的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜，其特征是：所述特种光纤(4)由纤芯(7)、包层(8)、涂覆层(9)组成，所述纤芯(7)设置在所述包层(8)内部，所述涂覆层(9)设置在所述包层(8)的外表面，所述包层(8)的材质采用遇水融化材料。4.如权利要求3所述的一种基于光纤技术的管道泄漏探测薄膜，其特征是：所述纤芯(7)由高纯度二氧化硅和掺杂剂构成，所述掺杂剂包括五氧化二磷和二氧化锗；所述包层(8)所采用的遇水融化材料包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌登华，荆春宁，孙涛，吴宇翔，于沛，杨长江，卢文魁，李文安，赵阳，刘倩雯，王诚诚，高力，马佳鹏，罗一博，闫峰哲，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：