一种基于分布式光纤的制造技术

该发明专利技术公开了一种基于分布式光纤的

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光纤的Z箍缩驱动聚变堆综合监测装置


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种基于分布式光纤的
Z
箍缩监测装置
。

技术介绍

[0002]能源是人类未来生存
、
幸福最重要的物质基础，是国家安全和强盛的重要保障
。Z
箍缩概念大大降低了对聚变放能的要求，又在一定程度上解决了当前裂变核能面临的安全性
、
经济性
、
资源利用率和核废料处理等方面问题，具有安全
、
清洁
、
持久
、
经济
、
规模化和好的环境友好性的典型特征，将是一种极具竞争力的未来能源，也是应对环境气候问题最有效的途径之一
。Z
箍缩驱动聚变
——
裂变混合能源堆
(Z
‑
FFR)
通过电磁内爆驱动
DT(
氘氚
)
靶聚变，提供
14MeV
高能中子源，与次临界包层中的
U
‑
238
发生裂变或
(n
，
γ
)
反应，后者衰变产生的
Pu
‑
239
在热中子作用下进一步裂变，从而释放巨大能量并输出大量中子
。
裂变能量以热的形式被导出用于发电，输出的中子输运到产氚包层内与
Li
‑6反应产生氚，补充聚变消耗，实现聚变燃料自持
。
[0003]Z
‑
FFR
主要包括
60MA
级驱动器
、
次临界能源堆
、
靶和负载工厂
、
氚工厂和燃料循环几大系统组成
。
驱动器中有上百万个电容器
、
开关存在长期运行可靠性问题；次临界能源堆设立专门的屏蔽区，确保外部环境为极低放射性水平，水可使聚变高能中子出系统概率降
10
个量级以上，热中子几乎全部被
B4C
吸收，需要检测放射水平；次临界能源堆设计了闭式自然水循环的非能动余热排出系统，事故条件下通过非能动冷却可将燃料最高温度控制在
340℃
以下，以解决反应堆余热安全问题，需要检测温度；次临界能源堆采用压水堆的成熟技术，以轻水作冷却传热介质，可把换料时间延长至数年，水压达
15.5MP
，水管内水流速度在
10
～
15m/s
之内，需要测异常振动
、
应力应变；为次临界能源堆具有非常好的经济性，使用天然铀模型
(
在
140
年内都有很好的核性能
)
，需要对核燃料进行处理，如简单“干法”(
即把核燃料加热至
1500℃
左右，让裂变气体跑掉，再制成燃料部件继续使用
)
，需要检测核燃料温度是否异常；以往采用可见光分幅相机和
X
射线分幅相机对
Z
箍缩内爆动力学行为进行实验研究，根据冕等离子体角向扩展速度，估算了冕等离子体的温度
、
电离度，是一种唯像的分析，鉴于丝阵负载
Z
箍缩内爆动力学的复杂性，需要继续进一步发展定量的诊断技术
。
[0004]而在这个过程中，
Z
箍缩内爆会产生低频电磁脉冲的辐射
(
电磁脉冲峰值功率约为
1GW,
能量约为
0.5J,
能量转换效率约为
10
‑7；峰值频率位于
20—70MHz,
具有较宽的辐射频谱
)、
软
X
射线辐射
(
峰值功率为
50TW,
能量为
0.5MJ)
，会对诊断设备造成严重影响，这种电磁辐射和
X
射线均来自箍缩等离子体是无法避免的
。
[0005]鉴于鉴于分布式光纤传感元件的灵敏度高
、
具有很高的空间分辨率
、
易于安装及维护
、
响应速度快
、
体积小
、
重量轻
、
耐腐蚀
、
防水
、
抗干扰能力强
、
远距离传输损耗低
、
几何形状可设计性及易集成组网等优点，可以将其应用于
Z
箍缩装置的相关装置的测量工作中
。
即利用分布式光纤传感技术的抗干扰能力
、
高灵敏度的特点完成在
Z
箍缩装置特殊潜在辐射环境，完成装置辐射
、
温度
、
应力应变
、
磁场
、
振动信息的测量，从而解决
Z
箍缩装置使用时的可靠性测量问题和特殊诊断要求的测量难题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种基于分布式光纤的
Z
箍缩监测方法及装置，为我国的裂变核能中的
Z
箍缩装置使用的安全性
、
经济性提供监测方案和装置；实现安全
、
清洁
、
持久
、
经济
、
规模化和好的环境友好性聚变放能；为潜在辐射环境完成装置辐射
、
温度
、
应力应变
、
磁场
、
振动信息的测量；解决
Z
箍缩装置使用时的可靠性测量问题和特殊诊断要求的测量难题；为
Z
箍缩装置安全使用提供智能化和信息化的值守型技术保护
。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种基于分布式光纤的
Z
箍缩驱动聚变堆综合监测装置，该装置包括：辐射信息解调装置
、
温度信息解调装置
、
应力应变信息解调装置
、
磁场信息解调装置
、
振动信息解调装置；
[0008]其中，所述辐射信息解调装置包括：线宽激光器
、
脉冲调制器
、
环行器
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面
、
单模测辐射传感光纤，所述线宽激光器发出激光依次经过脉冲调制器
、
环行器
、
恒单模测温传感光纤，然后通过环行器将单模测温传感光纤返回的后向瑞利散射光输入给光电探测器，再依次经过数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于分布式光纤的
Z
箍缩驱动聚变堆综合监测装置，该装置包括：辐射信息解调装置
、
温度信息解调装置
、
应力应变信息解调装置
、
磁场信息解调装置
、
振动信息解调装置；其中，所述辐射信息解调装置包括：线宽激光器
、
脉冲调制器
、
环行器
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面
、
单模测辐射传感光纤，所述线宽激光器发出激光依次经过脉冲调制器
、
环行器
、
恒单模测温传感光纤，然后通过环行器将单模测温传感光纤返回的后向瑞利散射光输入给光电探测器，再依次经过数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面，通过定位算法模块获取从不同位置的辐射信息，最后再图形截面显示；所述温度信息解调装置包括：线宽激光器
、
脉冲调制器
、WDM
定向耦合器
、
分光器
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面
、
恒温箱
、
单模测温传感光纤，所述线宽激光器发出激光依次经过脉冲调制器
、WDM
定向耦合器
、
恒温箱
、
单模测温传感光纤，然后光纤中反射回的激光通过
WDM
定向耦合器输入给分光器，反射回的激光被分为斯托克斯光和反斯托克斯光，再依次通过光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块，通过定位算法模块获取从不同位置的温度信息，最后再图形界面显示；所述应力应变信息解调装置，包括窄线宽激光器
、
第一耦合器
、
半导体光放大器
、
第二掺铒光纤放大器
、
第一密集波分复用器
、
三端口环形器
、
第三掺铒光纤放大器
、
布里渊环形腔
、
扰偏器
、
传感光纤
、
光电探测器
、
第一掺铒光纤放大器
、
第二密集波分复用器
、
第二耦合器
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面；首先窄线宽激光器发出的激光经历过第一耦合器后分为两路，一路要依次经过半导体光放大器
、
第二掺铒光纤放大器
、
第一密集波分复用器
、
三端口环形器，在经过三端口环形器时又分为两路，一路输出给单模测应力应变传感光纤，另一路输出依次经过第一掺铒光纤放大器
、
第二密集波分复用器后达到第二耦合器；所述第一耦合器的另一路输出依次经过第三掺铒光纤放大器
、
布里渊环形腔
、
扰偏器后传输给第二耦合器；第二耦合器输出依次经过光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
图形界面；所述磁场信息解调装置包括：窄线宽激光器
、
脉冲调制器
、
掺铒型光纤放大器
、
三端口环形器
、
单模测磁场传感光纤
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
存储加速算法模块
、
图形界面；窄线宽激光器发出的激光依次经过脉冲调制器
、
掺铒型光纤放大器
、
三端口环形器
、
单模测磁场传感光纤，单模测磁场传感光纤返回的后向瑞利散射光经过三端口环形器后依次经过光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
存储加速算法模块
、
图形界面；所述振动信息解调装置包括：窄线宽激光器
、
脉冲调制器
、
掺铒型光纤放大器
、
三端口环形器
、
单模测振传感光纤
、
光电探测器
、
数据采集模块
、
信号处理模块
、
定位算法模块
、
存储加速算法模块

【专利技术属性】
技术研发人员：唐樟春，廖龙伟，周雄峰，谷正阳，詹贤达，李子谦，
申请(专利权)人：成都电科智讯科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：