一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构及其使用方法与流程

本技术涉及测温装置的领域，尤其是涉及一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构及其使用方法。

背景技术：

1、反应堆堆芯是反应堆的核心部件，用来产生系统所需的热源。堆芯有很强的放射性，由若干个尺寸相同、截面为正方形的燃料组件排列而成。反应堆堆体由反应堆压力容器、金属堆内构件、石墨和碳砖堆内构件、由燃料元件组成的球床堆芯、控制棒及其驱动机构、吸收球停堆系统等组成。与堆芯直接相关的还包括热气导管、蒸汽发生器、氨风机、燃料装卸系统、氦净化系统等。

2、在反应堆堆芯设计中，同等功率水平下矩形通道相对于传统棒束通道具有较大的发热面积，可大幅降低燃料元件中心温度和燃料元件热惯性，从而有效缓解事故严重程度，因此具有较好的热工水力性能和安全性。临界热流密度(chf)是核反应堆热工设计中最重要的限值之一，核反应堆设计中既要尽可能获得较高的输出功率，又要保证燃料元件的安全。因为临界热流密度(chf)发生机理极为复杂，因此需要针对性开展一系列的相关实验。实验过程中一般使用金属板直接通电发热来模拟核释热，通过监测高温高压水中发热表面温度飞升来判断临界热流密度是否发生。因此需要开发一种可用于对直接通电的金属板表面温度进行快速响应监测的温度测量结构。

3、目前，温度测量结构主要有两种，一是将测温热电偶顶端使用金属压片或焊接方式固定于需监测位置，如管道或容器表面，该方法测温热电偶与通电金属板直接接触而带电，会对测量造成明显干扰，其次测温点在压力边界以内造成测温点浸泡于水中，无法准确感知发热表面温度飞升；二是将热电偶套管与流道焊接共同构成压力边界，然后将测温热电偶沿套管穿至所需位置，该方法热电偶套管与金属板直接焊接，对金属板局部电阻造成明显改变，进而改变了发热功率分布，造成实验数据失真，其次测温热电偶简单穿入无法做到顶端与发热表面紧密贴合，造成温度响应速度减慢，不利于温度飞升的识别。

技术实现思路

1、为了减少干扰，准确对温度飞升进行感知和/或识别，本技术提供一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构及其使用方法。

2、本技术提供的一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构及其使用方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构，包括：

4、发热板，贴合反应堆堆芯设置，用以传导所述反应堆堆芯反应温度；

5、导热组件，设置在所述发热板远离反应堆堆芯的一面，所述发热板的温度通过所述导热组件传导；

6、测温组件，包括安装部和测量部，所述测量部穿设在所述安装部内，所述测量部的一端抵接在所述导热组件上；

7、其中，所述导热组件与所述发热板和所述测温组件之间绝缘。

8、通过采用上述技术方案，在反应堆堆芯反应的过程中，通过核反应，发热板释放出大量的热能，通过导热组件将发热板的热能传导，并由测温组件测量；在测温的过程中，导热组件上的绝缘材料可以使导热组件在满足高导热的同时避免测温过程中带电的情况，热量被导热组件传递，测温组件中的测量部的一端抵接在导热组件上，通过测量导热组件的温度进而对反应堆进行测温。

9、优选的，所述导热组件包括导热板，以及设置在所述导热板两面的过渡层，位于所述导热板一面上的所述过渡层与所述发热板相贴，所述发热板与所述过渡层绝缘。

10、通过采用上述技术方案，过渡层设置在导热板的两面上首先需要起到良好的导热效果，其次发热板与过渡层绝缘可以在起到良好导热效果的同时避免测温过程中带电，并且过渡层的设置可以将外侧流动水或蒸汽的隔离，确保测得温度信号不受水或蒸汽干扰，从而准确感知发热表面温度飞升。

11、优选的，所述导热板外缘尺寸大于所述过渡层尺寸，所述导热板为导热绝缘板，所述过渡层为金属板，所述导热板两面上的所述过渡层之间绝缘。

12、通过采用上述技术方案，导热板外缘尺寸大于过渡层尺寸，使得导热板能够更大面积地接触热源或散热区域，从而更有效地收集和传递热量；导热绝缘板具有良好的导热性能，可以快速将热量从热源传导至过渡层，提高了热传导的效率，导热板在传导热量的同时，增加绝缘性能，有效防止电气短路等安全问题，特别是在电子设备等对电气绝缘要求较高的场合，这种设计可以确保电路的安全运行；导热板外缘尺寸较大，可以为整个结构提供更好的支撑和稳定性，在受到外部压力或振动时，导热板能够分散应力，减少对过渡层和其他部件的影响；金属过渡层具有一定的强度和刚性，可以增强整个结构的机械强度，提高其抗变形和抗损坏的能力，既满足了热传导的需求，又保证了电气绝缘性。

13、优选的，所述安装部包括与所述导热组件贴合固定的测温底板和套管，所述套管位置根据测温点设置，所述测温底板上开设有测温孔，所述测温孔与所述套管对应；

14、所述测量部依次穿过所述套管和所述测温孔直至所述测温部的一端与所述测温底板抵接。

15、通过采用上述技术方案，通过设置与导热组件贴合固定的测温底板，能够确保测温点处的热量可以快速、准确地传导至测温底板；由于测温部的一端与测温底板抵接，使得测温部可以直接获取来自测温点的温度信息，极大地提高了测温底板与导热组件的贴合固定保证了整个安装部在工作过程中的稳定性，避免因外部震动或其他因素而轻易移动位置，确保了测温的可靠性；同时，套管的设置为测量部提供了支撑和导向，使得测量部在插入过程中更加稳定，不易偏离测温点，保证了长期使用过程中的稳定性，套管位置可以根据测温点的需求进行设置，这使得该装置可以适应不同的测温场景和要求，具有较高的灵活性和通用性，可以根据具体的设备或系统的温度分布情况，在不同位置设置套管和测温孔，实现对多个关键测温点的监测；这种结构设计相对简单，安装过程较为方便，套管和测温孔的对应设置为测量部提供了准确的通道，保证测量部能够准确到达测温点位置，进一步增强了测温的精准度。

16、优选的，所述测量部为测温电偶，所述套管设置有多个，每个所述套管内均插设有测温电偶，所述测温电偶通过固定组件固定在所述套管上，所述固定组件上开设有供所述测温电偶穿过的安装空间。

17、通过采用上述技术方案，测温电偶具有较高的精度和稳定性，能够准确地测量温度，同时，多个测温电偶的设置可以对不同位置进行多点测温，更全面地反映被测物体的温度分布情况，提高测温的准确性，通过固定组件将测温电偶固定在套管上，确保测温电偶在测量过程中不会晃动或移位，保证测量结果的稳定；固定组件上开设的安装空间可以适应不同规格的测温电偶，提高了装置的通用性和兼容性，测温电偶通过固定组件固定在套管上，安装过程简单方便，维护时，如果需要更换测温电偶或固定组件，可以方便地进行拆卸和更换，降低了维护成本和难度。

18、优选的，所述固定组件包括压块以及压紧弹簧，所述压紧弹簧的一端固定在所述压块上、另一端固接在所述套管中部。

19、通过采用上述技术方案，压块与压紧弹簧的组合能够为测温电偶提供持续且稳定的压力，确保测温电偶在套管内牢固固定，使测温电偶在设备运行过程中如果出现振动、晃动或其他外力干扰时也不会轻易松动或移位，保证温度测量的准确性和稳定性；同时，可以方便地更换不同规格的测温电偶，降低成本，安装测温电偶时，只需将测温电偶插入套管，压块在压紧弹簧的作用下会自动压紧测温电偶，安装过程简单快捷。

20、优选的，所述压块朝向所述套管的一面开设有导向槽；

21、所述套管的端部卡入所述导向槽内。

22、通过采用上述技术方案，压块上的导向槽为套管的端部提供了明确的定位位置，当进行安装时，套管的端部卡入导向槽内，能够确保压块与套管的相对位置准确无误，从而保证压紧弹簧能够以正确的方向施加压力，使测温电偶在套管内的固定更加稳定可靠；套管端部卡入导向槽后，在设备运行过程中，能够有效防止压块与套管之间发生相对位移或晃动，减少了因固定不牢而导致的测温误差，导向槽与套管的配合可以抵抗来自不同方向的外力干扰，确保测温电偶始终保持在正确的位置，提高了温度测量的准确性。

23、优选的，所述压块上至少开设有一个压紧件孔，所述压紧件孔内插设有压紧件；

24、所述压紧件孔与所述安装空间连通，所述压紧件穿过所述压紧件孔与所述测温电偶抵接。

25、通过采用上述技术方案，在压块和压紧弹簧的基础上，压紧件进一步确保测温电偶在套管内的位置稳定，即使在强烈的振动或外力冲击下，也能有效防止测温电偶松动或移位，提高了温度测量的准确性和稳定性，多个固定点的设置(压块、压紧弹簧和压紧件)共同作用，使得测温电偶的固定更加牢固可靠，降低了因测温电偶位置变化而导致的测量误差风险，根据实际应用场景和测温电偶的特性，可以灵活地选择合适的压紧件，以满足不同的固定需求。

26、一种基于陶瓷金属焊接的温度测量结构的使用方法，其特征在于，包括步骤：

27、确认反应堆堆芯温度测点的分布情况并确定导热板尺寸；

28、在导热板上下两个表面附着过渡层；

29、根据反应堆堆芯温度测点确认测温底板尺寸；

30、根据反应堆堆芯温度测点位置对测温底板进行开孔；

31、在测温底板开孔位置对应安装套管；

32、根据套管尺寸加工带有测温电偶的固定组件；

33、将测温电偶插入套管内并通过固定组件固定。

34、通过采用上述技术方案，通过确认反应堆堆芯温度测点的分布情况并确定导热板尺寸，使导热板更好地适应堆芯的温度测量需求，其中，导热板能够有效地将堆芯的热量传导至测温点，确保测温的准确性；对测温底板进行开孔并安装套管，以及根据套管尺寸加工固定组件，使得测温电偶能够准确地安装在温度测点位置，测温电偶与测温底板的紧密接触，保证了温度测量的精度，这种使用方法步骤明确，从确认温度测点分布到安装测温电偶，操作人员可以按照该步骤有序地进行安装，可以提高安装效率，同时，可根据不同的部件尺寸进行加工和安装，确保了各个部件之间的匹配度，例如，当面对复杂的堆芯结构或特殊的温度测量要求，均可以通过调整导热板尺寸、测温底板开孔位置等参数来满足，且固定组件的加工可以根据套管尺寸进行调整，适应不同规格的测温电偶和套管，从而适用于各种不同的反应堆类型和工作环境。

35、优选的，所述加工带有测温电偶的固定组件包括步骤：

36、在压块上加工导向槽、压紧件孔；

37、将压紧弹簧的一端固定在套管侧壁上；

38、将压块放置于套管上部，使套管卡设在导向槽内；

39、将压紧弹簧的另一端固定在压块上；

40、测温电偶穿过压块和套管直至一端抵接在测温点处；

41、在压紧件孔内穿设压紧件对测温电偶进行固定。

42、通过采用上述技术方案，在压块上加工导向槽，使套管能够准确地卡设在导向槽内，确保压块与套管之间的相对位置精确，当套管卡入导向槽后，压块在施加压力时能够始终沿着正确的方向作用于测温电偶，避免因位置偏差而导致的固定不稳定或测温不准确；压紧件孔为压紧件提供了准确的安装位置，压紧件通过压紧件孔直接作用于测温电偶，增强对测温电偶的固定效果；这种安装方式使得操作人员能够快速准确地将测温电偶安装到位，提高安装效率，同时，在需要进行维护或更换测温电偶时，只需拆除压紧件，即可轻松取出测温电偶，提高了设备的可维护性。

43、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

44、1.在反应堆堆芯反应的过程中，通过核反应，发热板释放出大量的热能，通过导热组件将发热板的热能传导，并由测温组件测量；在测温的过程中，导热组件上的绝缘材料可以使导热组件在满足高导热的同时避免测温过程中带电的情况，热量被导热组件传递，测温组件中的测量部的一端抵接在导热组件上，通过测量导热组件的温度进而对反应堆进行测温。