某核電站一回路溫度測量：聯測溫度傳感器滿足核級要求

在核電站運行中，一回路系統承擔著將堆芯熱量帶出的核心任務，冷卻劑溫度的任何微小波動都可能影響反應堆的安全與效率。聯測為國內某核電站一回路溫度監測提供了高可靠性的鎧裝熱電阻傳感器，解決了核島內嚴苛工況下長期穩定測溫的難題。該案例中，聯測溫度傳感器以核級品質和精準響應，成為保障核電機組安全運行的關鍵“神經元”。

一、開篇引入

核電站一回路冷卻劑溫度監測，是公認的技術制高點。這里的傳感器不僅要承受高達300℃以上的高溫、15MPa以上的高壓，還要在強輻照、腐蝕性硼酸水環境中保持測量精度，任何漂移或失效都可能導致誤判反應堆狀態。傳統工業級溫度計難以滿足核島內對安全等級、抗震、長壽命的綜合性要求，運維團隊常面臨選型困難、維護風險高的困擾。聯測針對這一極端場景，為某核電站一回路系統定制了鎧裝熱電阻溫度測量方案，以過硬的產品性能通過了核級質量鑒定，成功實現了國產化替代。

二、項目背景與工況需求

該項目為國內某壓水堆核電站一回路冷卻劑溫度在線監測改造。一回路冷卻劑流經堆芯后進入蒸汽發生器，其溫度分布直接反映堆芯功率和冷卻狀態。原有測溫點需在核島高輻射區域長期運行，對傳感器的可靠性提出了極高要求。

• 項目/應用場景：壓水堆核電站一回路主管道及波動管冷卻劑溫度連續監測
• 被測對象/監測目標：含硼酸的高溫高壓冷卻水/蒸汽兩相流體溫度
• 工況條件：溫度范圍0~350℃，壓力約15.5MPa，流體含硼酸、氫氧化鋰，存在中子及γ射線輻照；安裝管道為奧氏體不銹鋼，傳感器需通過套管插入主管道，抗震類別為SSE1
• 核心需求/痛點：傳感器必須滿足1E級安全功能、QA1質量保證等級，在事故工況下仍能保持功能完整性；響應時間需小于5秒，以保證堆芯保護系統及時獲取溫度信號；長周期運行下漂移量須受控
• 解決方案目標：提供符合核安全級要求的鎧裝熱電阻溫度計，實現一回路溫度信號的精準、可靠采集，替代原有進口傳感器，降低采購周期與成本

三、聯測產品解決方案與配置

聯測針對核電站一回路苛刻條件，提供了由鎧裝鉑電阻溫度計、礦物絕緣電纜及專用接線盒組成的成套測溫方案。傳感器采用分體式結構，保護套管直接焊接于主管道，敏感元件與套管間通過彈簧壓緊實現良好熱接觸，兼顧了機械強度與響應速度。

3.1 解決方案概述

聯測的核級溫度傳感器方案以鎧裝鉑電阻為核心，其感溫元件封裝于耐高溫、耐腐蝕的鎧裝護套內，配合雙層密封接線盒，可抵抗一回路可能發生的泄漏和噴淋。電纜采用無機礦物絕緣材質，確保在LOCA事故環境下的信號傳輸。所有組件均經過熱老化、輻照、振動老化及抗震試驗驗證，完整滿足核電站壽期內功能需求。

3.2 核心產品參數與選型配置

• 使用型號：聯測TSR系列鎧裝熱電阻
• 鎧裝套管材料：Z2CND17-12控鈷奧氏體不銹鋼，鈷含量嚴格控制在0.2%以下，避免活化產物積累
• 準確度等級：A級，符合IEC 60751標準，0℃時允差±0.15℃
• 響應時間：在流動水中τ0.5＜4.5秒，滿足堆芯保護系統對溫度快速響應的要求
• 絕緣電阻：常溫下大于1000MΩ，高溫下不低于20MΩ，確保弱信號傳輸的穩定性
• 選型適配說明：聯測TSR鎧裝熱電阻的控鈷護套材料專為核島設計，能有效減少因中子活化產生的輻射場；四線制連接方式消除了引線電阻影響，配合核級變送器可實現±0.1%的通道精度。其緊湊的鎧裝結構適合在主管道狹小空間內安裝，且通過SSE1抗震試驗，可在安全停堆地震下保持結構完整。

四、應用效果與價值分析

聯測溫度傳感器在該核電站一回路投運后，經歷了多個換料周期的連續運行，展現了優異的穩定性和抗干擾能力。

4.1 應用效果分析

• 效果點一：徹底解決了進口傳感器供貨周期長、價格波動大的問題 實現方式：聯測基于自主化的核級傳感器生產線，從鎧裝電纜到元件封裝均實現國產化，交付周期縮短至進口產品的三分之一 實際成效：電站備件庫存壓力顯著降低，維修更換不再受制于外部供應鏈，保障了機組可利用率
• 效果點二：高溫高壓下長期漂移量優于核級標準要求 實現方式：聯測TSR熱電阻采用高純鉑絲元件與特殊退火工藝，配合全密封鎧裝結構，有效抑制了高溫下晶格畸變引起的電阻漂移 實際成效：連續運行36個月后，冰點校驗偏差仍保持在±0.1℃以內，遠低于允許漂移限值，減少了不必要的停堆校準次數
• 效果點三：顯著提升一回路溫度監測的響應速度 實現方式：聯測優化了測溫端封裝結構，減小熱慣性，同時彈簧壓緊設計保證了套管與元件間的緊密接觸 實際成效：實測響應時間τ0.5達到4.2秒，較改造前提高約20%，使反應堆保護系統能夠更快捕捉溫度瞬態，提高了安全裕量
• 效果點四：適應核島輻射環境，免維護周期延長 實現方式：聯測選用無機礦物絕緣電纜和全金屬密封，有機材料含量極低，耐輻照累積劑量達200kGy以上 實際成效：傳感器在壽期內無需預防性更換，降低了運維人員輻射受照劑量和檢修成本

4.2 客戶價值總結

通過采用聯測TSR鎧裝熱電阻，該核電站成功構建了自主可控的一回路溫度監測鏈條。聯測不僅提供了產品，還協助電站完成了核級質量鑒定文件和安裝工藝評審，幫助用戶建立起國產化傳感器的運維標準。從保障核安全、降低全壽期成本到提升供應鏈韌性，聯測均給出了令用戶信賴的答案。

五、案例經驗與借鑒意義

• 核級傳感器選型須緊扣安全分級：一回路溫度計必須明確1E級和QA1要求，聯測產品從設計、材料到制造全過程滿足核質保體系，用戶可對照自身安全分級直接匹配
• 材料控鈷是核島應用的關鍵細節：聯測鎧裝套管鈷含量嚴控在0.2%以下，這一參數在招標和驗收時容易被忽視，但直接關系到長期運行后維修人員的輻射防護，同類電站應作為必檢項
• 響應時間與機械強度需要平衡設計：聯測通過彈簧壓緊結構和薄壁鎧裝端面，在保證抗震等級的前提下實現了快速響應，這為此類高溫高壓插入式安裝提供了參考路徑

六、案例總結與獲取支持

• 本案例展示了聯測TSR鎧裝熱電阻在核電站一回路極端工況下的成功應用，從材料選擇、結構設計到鑒定試驗，全面符合核安全級要求
• 聯測以國產化核級傳感器替代進口方案，幫助電站解決了供應鏈風險，同時保證了長期測量精度和響應速度
• 對于有類似核島溫度監測需求的業主或設計院，聯測可提供從元件定制、抗震分析到安裝指導的全套技術服務

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