1/18/2021，光纖在線訊，最近，LUNA與俄亥俄州立大學（OSU）和匹茲堡大學合作，以實現(xiàn)清潔核能為目標，共同研究核反應堆溫度和其它傳感測量技術(shù)，該項目刊登在美國能源部《先進傳感器和儀器》（Advanced Sensors and Instrumentation）2020年9月的通訊期刊上。

世界各國政府都面臨著一個挑戰(zhàn)：在努力減少全球?qū)�化石燃料依賴的同時，如何滿足日益增長的電力需求。人們越來越需要可持續(xù)的可再生能源，如同太陽能、風能、水力發(fā)電、生物柴油和乙醇，美國政府希望建造更多的核反應堆以滿足能源需求。然而，為了確保公眾健康安全并維護能源安全，啟用核反應堆需要在大規(guī)模實施前進行深入的研究和開發(fā)。


OSU用ThorLabs BP209-IR雙掃描狹縫光束剖面儀拍攝的單模藍寶石光纖傳感器（SMSF）圖像

第四代核能系統(tǒng)是一種具有更好的安全性、經(jīng)濟競爭力，核廢物量少，可有效防止核擴散的先進核能系統(tǒng)。Gen IV的設計方案以高溫反應堆為主要方向，高溫反應堆能夠在不額外產(chǎn)生二氧化碳的情況下產(chǎn)生大量氫，但需要對堆芯燃料和冷卻劑進行溫度測量以確保安全。

目前，任何測量技術(shù)都會受到溫度影響產(chǎn)生漂移，根據(jù)該項目的研究結(jié)果，高精度溫度測量對于識別熱點、控制熱循環(huán)和其它傳感器溫度漂移補償是必不可少的。此外，測量結(jié)果能夠幫助探測溫度急劇上升現(xiàn)象，以避免反應堆壓力容器、燃料模塊、安全殼過早出現(xiàn)故障，消除輻射物泄露的潛在風險。


Pitt紅外相機拍攝的SMSF傳感器遠場圖像

LUNA希望與OSU和Pitt共同開發(fā)業(yè)界首個商業(yè)級單模藍寶石光纖（SMSF）傳感器，能夠在高輻射核環(huán)境下工作，并提供更精確的測量。SMSF傳感器將無需在反應堆堆芯內(nèi)放置任何部件，減輕測量漂移的問題，提高傳感器的使用壽命，并消除電子短路的風險。該項目第一階段收獲并記錄了可靠良好的傳感性能。下一階段將重點研究如何優(yōu)化SMSF傳感器性能，開發(fā)低成本的生產(chǎn)工藝。


使用LUNA OBR 4600測量溫度下降過程，由頻譜漂移通過三次擬合確定的爐溫與時間的關(guān)系（藍色曲線）；紅色虛線表示B型熱電偶讀數(shù)。


在幾次測量過程中，由SMSF確定的高溫爐內(nèi)溫度隨距離分布情況。沿著這段光纖有30個測量點。