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浅析铅铋合金流量计的选择
发布时间:2022-01-25 09:10:35

根据铅铋合金的理化性质、反应堆或回路的现场情况,流量计应用在高温高压、强辐照、高腐蚀性的工况下,严酷的工作条件,致使回路流量测量作为目前核能领域的研究热点之一。截至目前,国际上针对铅铋回路主要的测量仪表有电磁流量计、涡街流量计、差压流量计、超声波流量计、科氏质量流量计、涡轮流量计等。

截至目前,世界各试验结构对于铅铋回路流量测量的方式,有电磁感应原理的直流和交流电磁流量计,以动量为基础的涡轮流量计、科氏质量流量计,以压力为基础的涡街流量计和差压流量计,以声波传输为基础的超声波流量计。其中涡街流量计受制于雷诺数,仅能测量低流速下流量。差压流量计、超声波流量计、涡轮流量计和电磁流量计受制于结构材料的相容性,长期运行在高温、高腐蚀环境中,流量计精度随时间呈现下降趋势。科氏质量流量计作为不接触式流量计,其应用温度范围有限,无法满足回路测量要求,且内部电子器件多,易受到环境干扰。

众多流量计中,电磁流量计结构简单、测量温度范围广、流量适用范围宽,信号输出稳定等优势,并且能够满足堆内较长适测量的寿命要求,成为铅铋回路流量测量的主流方式。日前开发出永磁式电磁流量计用于中国原子能科学研究院测量钠快堆和铅铋回路中流量测量。流量计经过实流标定,测量精度可达±2%。样机在高温回路连续运行半年后,永磁体磁性能稳定,电极输出信号无衰减。但铅铋回路中,管道与铅铋接触,随时间推移被腐蚀生成绝缘氧化物层,信号传输受到影响,致使信号逐步衰减。

解决铅铋回路流量测量的关键在于解决流量计结构材料的相容性问题,获得浸润性好,耐腐蚀材料作为流量计主体。电磁流量计信号传输通道电导率可得到保障,解决涡轮流量计轴承、叶片磨损和堵塞,消除超声波流量计探头失效,获得稳定输出信号。中国科学院金属研究所已发布新型铅铋回路耐腐蚀高硅马氏体和高硅奥氏体不锈钢,是铅铋回路结构材料研究的一大飞跃,也指明了铅铋合金流量测量难点的解决方向。