中國是世界上少數(shù)擁有比較完整核工業(yè)體系的國家之一，一直有序、積極的推進(jìn)核電的應(yīng)用。從核電裝機容量來看，近年來保持向好的趨勢。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國核電裝機容量達(dá)4989萬千瓦，2021年1-8月我國核電裝機容量達(dá)5464萬千瓦。截至2021年12月31日，我國大陸地區(qū)共有在建和運行核電機組71臺，其中運行機組53臺（不含中國臺灣地區(qū)）。

核電站安全殼（Reactor container）是核反應(yīng)堆的保護(hù)結(jié)構(gòu)，是為防止核反應(yīng)堆在運行或發(fā)生事故時放射性物質(zhì)外逸的密閉容器。需定期對安全殼結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)進(jìn)行測試分析與維護(hù)改造。截止2021年12月31日我國在運核電廠機組統(tǒng)計如下圖所示：

由上圖可知，我國在90年代開工建設(shè)的核電廠，如秦山核電廠、大亞灣核電廠等，目前均超過20年的運行時間，安全性態(tài)評價顯得尤為重要。目前各安全殼的狀態(tài)性能評價均是在大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的支撐下做出的科學(xué)判斷，從而確保其安全性能。

安全殼結(jié)構(gòu)性能評估主要包括：混凝土底板溫控防裂、預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測、結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與安裝、整體性試驗與在役檢查安全評估、耐久性評估和老化管理等。

安全殼按材料可分為鋼安全殼、鋼筋混凝土安全殼和預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。目前我國在建核電站都已基本采用預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。其核心要求是保證完整性，針對常用的預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼，實際工作中面臨以下幾個問題：

1.安全殼核島底板（厚度2m以上）是核反應(yīng)堆苡的基座，美國三里島核電站正是因為堆芯融化將底板燒穿而發(fā)生嚴(yán)重事故。目前都采用非預(yù)應(yīng)力設(shè)計，其大體積混凝土特性使得施工期間極有可能因溫度應(yīng)力產(chǎn)生有害裂縫。

2.安全殼筒體和穹頂結(jié)構(gòu)為保證不會開裂都采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)。如何了解安全殼結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力體系的實際情況，其預(yù)應(yīng)力水平在長達(dá)40年甚至60年的服役期間降低到何種程度，現(xiàn)有技術(shù)都只能間接測量和側(cè)面反映。

3.安全殼性能評價所需傳感器、采集系統(tǒng)的長壽命、長穩(wěn)定性尚需考證。大部分傳感器均為埋入式，一旦損壞或數(shù)據(jù)失真將不具備補埋條件，這對傳感器性能、采集系統(tǒng)性能的選型、安裝埋設(shè)均是非常大的考驗。

一、安全殼結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)（EAU）

為監(jiān)測安全殼結(jié)構(gòu)在服役期間和強度試驗時的結(jié)構(gòu)變位、應(yīng)變、溫度場和預(yù)應(yīng)力變化，需在安全殼結(jié)構(gòu)上安裝監(jiān)測系統(tǒng) ，該系統(tǒng)必須能夠準(zhǔn)確捕捉到最有代表性的結(jié)構(gòu)響應(yīng)以供分析判斷。

安全殼結(jié)構(gòu)整體性試驗（SIT試驗），是核電站投產(chǎn)前對安全殼的最后一次結(jié)構(gòu)性能檢驗，試驗過程主要使用預(yù)埋應(yīng)變計、溫度計、表面位移計等測量系統(tǒng)，通過對這些系統(tǒng)測出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便實現(xiàn)對核電站安全殼結(jié)構(gòu)在投產(chǎn)前及服役期間強度進(jìn)行監(jiān)測并對其安全性狀性態(tài)進(jìn)行評估。

測試項目：

    ●  安全殼變形測量（包括筒體徑向、豎向變形測量；設(shè)備閘門孔周邊徑向變形、開孔直徑變化測量；穹頂豎向變形測量）

    ●  安全殼局部區(qū)域的混凝土應(yīng)變變化測量

    ●  安全殼局部區(qū)域的混凝土溫度測量

    ●  安全殼的表面混凝土裂縫觀測

    ●  安全殼外觀質(zhì)量情況檢查

    ●  核島廠房基礎(chǔ)底板變形測量

    ●  預(yù)應(yīng)力監(jiān)測鋼束的預(yù)應(yīng)力監(jiān)測

    二、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

安全殼結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)面臨：現(xiàn)場條件復(fù)雜、測點分散、儀器種類多的特點。這對數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)提出了更高的要求：分布性布置、精度高、本地存儲與遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)處理功能強、抗干擾能力強、可靠性和長期穩(wěn)定性好。

采集系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：

核心設(shè)備：CR6數(shù)據(jù)采集器

     ●  SE/DIFF （單端/差分模擬測量）

     ●  COM Tx/Rx （串口 I/O）

     ●  P （脈沖測量）

     ●  VX/EX （電壓激發(fā)）

     ●  IX （電流激發(fā)）

     ●  5V （精密5V供電輸出）

     ●  RS-232 （9針D形串口）

     ●  CRBasic 編程

     ●  CS I/O

     ● PakBus®, MODBUS, DNP3, IPv4

     ●  低功耗

     ●  耐惡劣環(huán)境

     ●  以太網(wǎng)、USB、RS-485通訊

     ●  便攜數(shù)據(jù)儲存卡 （SD)

     ●  Wi-Fi （可選）

     ●  射頻電臺（可選）

三、采集系統(tǒng)優(yōu)勢：

    ●  可實現(xiàn)長期穩(wěn)定的動態(tài)振弦測量

    ●  VSPECT技術(shù)保證測值穩(wěn)定輸出

    ●  振弦傳感器性能診斷

    ●  多類型傳感器的混合測量

動態(tài)振弦測量穩(wěn)定性測試（36D）

動靜態(tài)測試

50Hz動態(tài)振弦穩(wěn)定穩(wěn)定性統(tǒng)計

VSPECT頻譜分析診斷技術(shù)

完備、靈活的數(shù)據(jù)采集與處理軟件

參考文獻(xiàn)：《壓水堆核電廠安全殼結(jié)構(gòu)整體性試驗》NB/T2017-2010

《核電站安全殼結(jié)構(gòu)整體性試驗儀表測量系統(tǒng)介紹》1674-1145（2018）1-256-01