核反應(yīng)堆內(nèi)溫度測(cè)量研究進(jìn)展與展望

關(guān)鍵詞： 核反應(yīng)堆; 堆內(nèi)溫度測(cè)量; 原級(jí)測(cè)溫; 次級(jí)測(cè)溫; 原位校準(zhǔn)

中圖分類號(hào)： TB9; TL375.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1674–5124（2025）02–0001–18

0 引言

核反應(yīng)堆內(nèi)的溫度測(cè)量工作對(duì)于兼顧核反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性與安全性具有重要意義。一方面，溫度是核反應(yīng)堆重要的過程參數(shù)，對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)核反應(yīng)堆運(yùn)行狀態(tài)的重要部分[1]，需要確保核反應(yīng)堆的各項(xiàng)溫度參數(shù)低于核反應(yīng)堆運(yùn)行的安全限值，以保證核反應(yīng)堆在沒有安全隱患的情況下正常運(yùn)行；另一方面，希望在核反應(yīng)堆安全運(yùn)行的前提下盡可能提高核燃料的溫度，以使核燃料得到充分利用，從而提高其效率。因此進(jìn)行精確的溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于核反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)性與安全性的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。如果溫度的測(cè)量出現(xiàn)較大的偏差，可能會(huì)導(dǎo)致堆內(nèi)溫度過高，引發(fā)堆芯熔化、放射性污染等一系列嚴(yán)重事故，造成極大的損失[2-3]。隨著新型反應(yīng)堆的不斷研究，堆芯溫度越來越高，歐洲提出了“MetroFission”項(xiàng)目[4]，其總體目標(biāo)是滿足2030 年左右投入運(yùn)行的核反應(yīng)堆的部分計(jì)量要求，其計(jì)劃之一就是針對(duì)現(xiàn)行核反應(yīng)堆溫度計(jì)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性不足的劣勢(shì)，提出新型溫度傳感器的表征、原位測(cè)量或輻照后測(cè)量方法，以及開發(fā)更精確的測(cè)量?jī)x器或方法。在此計(jì)劃下提出了兩種思路：一種是開發(fā)基于低中子吸收截面材料的接觸式溫度傳感器，如鉬-鈮型熱電偶；另一種則是開發(fā)新型測(cè)溫技術(shù)，如聲學(xué)溫度計(jì)。

與其他惡劣環(huán)境相比，除了極端溫度與高壓，核輻照是反應(yīng)堆特有的環(huán)境因素。反應(yīng)堆依靠裂變反應(yīng)產(chǎn)生能量，其中存在著各種放射性物質(zhì)，如α粒子、中子、γ 射線等。而材料受到輻照時(shí)，其物理、化學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性質(zhì)都可能會(huì)因?yàn)椴牧铣煞只蚪Y(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生變化，從而影響到基于該材料的測(cè)溫元件的溫敏關(guān)系，最終產(chǎn)生測(cè)溫誤差。因此反應(yīng)堆內(nèi)的溫度傳感器無論是傳感器件還是測(cè)量引線，除了具備優(yōu)良的耐高溫性和耐壓性，還需要具有足夠的耐輻照性。此外，由于反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)需采用遠(yuǎn)距離測(cè)量，所以需要盡量采用輸出為電信號(hào)的檢測(cè)元件。溫度計(jì)傳感頭與放射性介質(zhì)直接接觸，使其同樣具有很強(qiáng)的放射性，因此要求傳感頭體積小、表面光滑、容易拆裝、密封可靠，這樣才能減小其上的放射性，易于去污，便于檢修[3]。

2019年，溫度單位基于玻爾茲曼常數(shù)重新定義，使對(duì)極端溫區(qū)環(huán)境下進(jìn)行熱力學(xué)溫度的直接測(cè)量成為可能[5]。溫度單位重新定義以后，對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量主要有兩種途徑：一是次級(jí)測(cè)溫技術(shù)，仍然基于國際溫標(biāo)（當(dāng)前為ITS-90）體系，采用經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的測(cè)溫方法，如熱電阻、熱電偶、紅外測(cè)溫儀等，滿足常規(guī)溫度測(cè)量需求；二是原級(jí)測(cè)溫技術(shù)，對(duì)于有特殊需求的場(chǎng)合，可以直接基于熱力學(xué)基本關(guān)系測(cè)量熱力學(xué)溫度，從而避免較為繁瑣的溯源鏈，實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫度的原級(jí)、原位測(cè)量，對(duì)于解決極端環(huán)境下測(cè)溫難題意義重大。本文對(duì)各種測(cè)溫技術(shù)的基本原理和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并分析其技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展前景。

1反應(yīng)堆內(nèi)的測(cè)溫對(duì)象與常用溫度計(jì)

反應(yīng)堆內(nèi)的測(cè)溫對(duì)象包括燃料元件的中心溫度和包殼溫度，堆芯進(jìn)出口冷卻劑溫度，生物屏蔽層、壓力容器和支撐件等部件的溫度，常用測(cè)溫方式及其測(cè)溫范圍和精度整理于表1。圖1 展示了10MW高溫氣冷堆（HTR-10）內(nèi)熱電偶布置圖[6]，在堆內(nèi)頂部?jī)?nèi)構(gòu)件、側(cè)部?jī)?nèi)構(gòu)件、底部?jī)?nèi)構(gòu)件處均布置有多個(gè)熱電偶測(cè)溫點(diǎn)。而熱電偶則以組件的形式通過圖2 所示的貫穿件結(jié)構(gòu)伸入高溫氣冷堆壓力容器[7]。

燃料元件溫度場(chǎng)的測(cè)量（主要測(cè)量對(duì)象為中心溫度和包殼溫度）對(duì)于進(jìn)行準(zhǔn)確而全面的反應(yīng)堆熱工水力特性分析和安全分析來說具有很高的價(jià)值。以壓水堆為例：1）知曉燃料元件內(nèi)溫度分布，可以保證在任何情況下不會(huì)發(fā)生燃料元件熔化；2）由于溫度梯度會(huì)造成熱應(yīng)力，因此在燃料芯塊和結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)時(shí)需考慮溫度的空間分布，而且材料在高溫下的蠕變和脆裂等現(xiàn)象都與溫度有密切關(guān)系；3）包殼表面和冷卻劑的化學(xué)反應(yīng)與溫度密切相關(guān)；4）從反應(yīng)堆物理的角度考慮，燃料與慢化劑的溫度變化會(huì)引入反應(yīng)性變化，影響反應(yīng)堆控制。同時(shí)燃料元件溫度測(cè)量能夠提供功率分布，特別是沿著燃料元件軸向的功率分布等有價(jià)值的數(shù)據(jù)。對(duì)于燃料元件中心溫度的測(cè)量，按照測(cè)溫范圍一般有以下熱電偶可供選用：鎳鉻-鎳鋁型熱電偶（1000 ℃ 以下），鎢-鎢錸26型熱電偶和鎢錸5-鎢錸26（1000～1500℃），鉬釕1-鉬錸49 型熱電偶和鉬-鈮型熱電偶（1500 ℃以上）；而對(duì)于燃料元件包殼溫度的測(cè)量，一般選用鎧裝鎳鉻-鎳鋁型熱電偶[3]。

堆芯內(nèi)進(jìn)出口冷卻劑的溫度測(cè)量結(jié)果可以反映反應(yīng)堆發(fā)出功率的能力，用以計(jì)算燒毀比，從而確定反應(yīng)堆的最大允許功率。監(jiān)測(cè)各燃料組件出口冷卻劑溫度， 防止產(chǎn)生容積沸騰， 以便保證反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。除此之外，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故工況下，操作人員可根據(jù)堆芯出口溫度確定堆芯冷卻劑的溫度情況[11]。堆芯內(nèi)冷卻劑溫度測(cè)點(diǎn)一般布置于燃料組件的入口和出口，各燃料組件進(jìn)出口冷卻劑的溫差測(cè)量數(shù)據(jù)用來計(jì)算各組件的功率分布，為校核活性區(qū)功率不均勻系數(shù)及熱管因子提供數(shù)據(jù)， 也為堆的合理控制、減小通量不均勻性提供依據(jù)， 以便提高堆的經(jīng)濟(jì)性[12]。堆芯內(nèi)冷卻劑溫度測(cè)量一般采用鎳鉻-鎳鋁鎧裝熱電偶。

生物屏蔽層、壓力容器、反應(yīng)堆支撐件，以及高溫氣冷堆中的石墨等部件的溫度測(cè)量與監(jiān)測(cè)是為了防止溫度過高使得材料的機(jī)械性能退化，從而造成安全隱患。其測(cè)量一般均采用鎳鉻-鎳鋁鎧裝熱電偶[3]。

2次級(jí)測(cè)溫技術(shù)

次級(jí)測(cè)溫技術(shù)是指基于國際溫標(biāo)體系，建立在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的溫敏參數(shù)（如電勢(shì)、電阻等）與溫度之間關(guān)系基礎(chǔ)上的測(cè)溫方法。工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器，如熱電偶、鉑電阻溫度計(jì)等，都屬于次級(jí)測(cè)溫技術(shù)。這類測(cè)溫方法建立在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定關(guān)系的基礎(chǔ)上，因此當(dāng)其工作在輻照環(huán)境中時(shí)，如果輻照改變了與溫敏參數(shù)有關(guān)的材料特性，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中溫敏參數(shù)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系偏離實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的關(guān)系，造成測(cè)不準(zhǔn)的情況。針對(duì)這種情況，可以采用定期更換或原位校準(zhǔn)等方法，目前工程應(yīng)用中多采取定期更換的方式，原位校準(zhǔn)的方法正在探索研究中。

2.1熱電偶

2.1.1測(cè)溫原理

熱電偶的測(cè)溫原理是熱電效應(yīng)（即塞貝克效應(yīng)），即由兩個(gè)不同金屬組成的電路中，當(dāng)它們的接點(diǎn)保持在不同的溫度時(shí)，電路中將有電流流動(dòng)，產(chǎn)生熱電勢(shì)。如圖3 所示，熱電偶工作時(shí)，一端置于待測(cè)環(huán)境t下，一端置于參考環(huán)境t₀下，導(dǎo)體上形成的熱電勢(shì)由兩種電勢(shì)組成，一種是接觸電勢(shì)e_AB（t），另一種是溫差電勢(shì)e_A和e_B，其中接觸電勢(shì)是由于兩種導(dǎo)體材料的不同產(chǎn)生的，與導(dǎo)體的電子密度有關(guān)；而溫差電勢(shì)與導(dǎo)體性質(zhì)和導(dǎo)體兩端溫度有關(guān)。熱電勢(shì)與溫度之間存在著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，無法通過物理公式推導(dǎo)而來，只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)定。

2.1.2研究現(xiàn)狀與分析

熱電偶工藝成熟，測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)時(shí)間短，使用方便，測(cè)量重復(fù)性好，鎧裝后穩(wěn)固性強(qiáng)。從第一部分的介紹可以看出，熱電偶是反應(yīng)堆內(nèi)溫度測(cè)量的主要手段。尤其在燃料溫度更高的反應(yīng)堆型，熱電偶幾乎是堆芯溫度測(cè)量唯一成熟的方案。ARA等[13] 于1986 年開發(fā)了用于超高溫氣冷堆（VHTR）堆芯氦氣溫度測(cè)量的鎢-錸合金熱電偶，包括W-26%Re和W-5%Re 元件線，在堆外高溫環(huán)境和堆內(nèi)高溫輻照環(huán)境分別進(jìn)行了測(cè)試，低于2% 的電動(dòng)勢(shì)漂移量顯示該熱電偶可用于VHTR堆芯出口950～1200℃高溫氣體的溫度測(cè)量。1987年， ARA等[14]制作了Pt-5%Mo（+） 和Pt-0.1%Mo（-） 元件線的試用品，研究了1000 ℃ 以上高溫氬氣環(huán)境與高溫真空環(huán)境中裸露的熱電偶元件線的性能表現(xiàn)，結(jié)果呈現(xiàn)出很小的電動(dòng)勢(shì)漂移；根據(jù)Pt-5%Mo 元件線中的Mo 對(duì)環(huán)境中所含的雜質(zhì)氣體的敏感性導(dǎo)致元件機(jī)械性能下降的結(jié)果研制了可吸收雜質(zhì)氣體的金屬鎧裝和氧化鋁絕緣管，并在其中填充氦氣，高溫測(cè)試結(jié)果顯示鎧裝后的熱電偶電動(dòng)勢(shì)漂移小，元件線與鎧裝之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，外觀和機(jī)械強(qiáng)度也幾乎沒有變化。Yamada 等[15] 在第一階段研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了第二階段研究，于1994 年開發(fā)了金屬鎧裝鉑-鉬合金熱電偶， 并對(duì)其進(jìn)行了堆外1 000 ℃ 以上高溫測(cè)試和堆內(nèi)高溫輻照測(cè)試，結(jié)果顯示制造的鉑-鉬合金熱電偶可以在1 200 ℃ 的高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用，而在1 350 ℃ 的高溫下短時(shí)間使用；堆內(nèi)高溫輻照5 個(gè)運(yùn)行周期測(cè)溫誤差小于2%，滿足高溫氣冷堆的應(yīng)用要求。Zha 等[9] 開發(fā)了用于中國10 MW 高溫氣冷堆（HTR-10）堆芯組件溫度測(cè)量的測(cè)溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基于K 型熱電偶的反應(yīng)堆壓力容器熱電偶貫穿件（TPARPV）和反應(yīng)堆安全殼的熱電偶貫穿件（TPARC），以及基于計(jì)算機(jī)的分布式數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DCS）。現(xiàn)場(chǎng)檢查與操作結(jié)果顯示該溫度測(cè)量系統(tǒng)的性能表現(xiàn)滿足HTR-10 的設(shè)計(jì)要求，整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)溫誤差為2.3 ℃。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱電偶受到中子輻照時(shí)，中子會(huì)使熱電偶元件材料的組分發(fā)生嬗變，或者使材料發(fā)生原子移位，改變材料結(jié)構(gòu)，二者均會(huì)造成材料熱電性質(zhì)的改變，使得熱電偶上的熱電勢(shì)發(fā)生變化，從而與熱電偶的校準(zhǔn)結(jié)果之間產(chǎn)生偏離，導(dǎo)致溫度示數(shù)漂移[16-17]。針對(duì)這個(gè)問題，主要有以下3種解決方案：一是選用中子截面小的材料制造熱電偶元件，或者優(yōu)化熱電偶的結(jié)構(gòu)，降低中子與材料發(fā)生作用的概率；二是對(duì)嬗變進(jìn)行理論分析和量化研究，從而對(duì)熱電偶讀數(shù)進(jìn)行修正；三是為熱電偶提供原位校準(zhǔn)。

鉬-鈮熱電偶就是第一種解決方案下的產(chǎn)物，其測(cè)溫示意圖如圖4所示，其中鉬和鈮分別為熱電偶的兩根元件線。鉬和鈮的中子吸收截面非常小，即使長(zhǎng)時(shí)間暴露于核輻照環(huán)境下它們依然能保持自身材料的穩(wěn)定性。Villard等[18]于2008年通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鉬-鈮熱電偶在1100℃ 高溫條件下的耐久性是能夠滿足工業(yè)需求的。法國熱電偶供應(yīng)商Thermocoax[4]，聯(lián)合LNE-CNAM和法國CEM公司對(duì)鉬-鈮熱電偶開展了相關(guān)的研究，根據(jù)其參考函數(shù)、穩(wěn)定性和熱電均勻性對(duì)熱電偶進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明，在200 ℃ 時(shí)，熱偶的均勻性優(yōu)于0.2℃，但是，在銀固定點(diǎn)（961.78℃）的測(cè)量則顯示出不穩(wěn)定性。2020年，Palmer 等[19] 對(duì)基于鉬-鈮元件的高溫耐輻照熱電偶（HTIR-TC）進(jìn)行了先進(jìn)測(cè)試堆內(nèi)測(cè)試，在170天的輻照（累積熱中子劑量lt;3.0×10²¹n/cm²）中呈現(xiàn)較低的漂移，其中一支HTIR-TC在1450～1500℃的溫度下穩(wěn)定工作85 天，與實(shí)際溫度的偏差在30～50℃之間。這些研究證明了鉬-鈮熱電偶進(jìn)行高溫輻照環(huán)境下溫度測(cè)量的能力。此外，在熱電偶的優(yōu)化上，2018年，Skifton等[20] 對(duì)熱電偶線進(jìn)行分段熱處理，減小熱電偶沿程溫度梯度以及長(zhǎng)期處于高溫下帶來的讀數(shù)漂移；采用五階校準(zhǔn)曲線擬合，減小標(biāo)準(zhǔn)偏差；通過對(duì)多種參考溫度的熱電勢(shì)輸出進(jìn)行線性擬合，使得熱電偶校準(zhǔn)可以通過將線性擬合的輸出加入到所測(cè)熱電偶電壓而得到相應(yīng)的調(diào)整。2021年，Skifton等[21] 為測(cè)量燃料針中心線溫度，采用同軸結(jié)構(gòu)對(duì)鉬-鈮熱電偶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大提高了熱電偶的響應(yīng)時(shí)間，在1250 ℃ 高溫下測(cè)試數(shù)千小時(shí)的漂移量不超過5%。

對(duì)于第二種方案，可以按核反應(yīng)分析出嬗變?cè)氐姆N類和數(shù)量，然后利用已有關(guān)系曲線，查出元素變化所引起的熱電勢(shì)變化量，換算成溫度誤差，從而定量估計(jì)出嬗變對(duì)熱電偶的影響[3]。從20世紀(jì)60年代起，國內(nèi)外研究者對(duì)常見的堆用熱電偶在輻照下的漂移現(xiàn)象展開了持續(xù)的研究。1962年Ross[22] 以鉑銠熱電偶為研究對(duì)象，根據(jù)平均中子能量截面、中子通量和暴露在中子輻照中的時(shí)間計(jì)算銠發(fā)生嬗變的百分含量變化，結(jié)合理論給出的曲線獲得熱電勢(shì)的理論漂移值，根據(jù)反應(yīng)堆溫度、中子積分通量推導(dǎo)熱電偶溫度漂移量，對(duì)比理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者一致性很高。Ross的研究證明了熱電偶中由核反應(yīng)引起的嬗變導(dǎo)致的溫度漂移是可以通過理論推導(dǎo)預(yù)測(cè)的。James等[16] 于1967年提出輻照引起的熱電偶溫度漂移來源于熱電材料中的輻照引起損傷程度的差異性。1975 年Lucot[23]從熱電偶工作原理出發(fā)提出熱電偶行為理論、中子引發(fā)嬗變理論和輻照致使元件材料向絕緣層發(fā)出β輻射理論，一定程度上揭示了熱電偶在輻照下發(fā)生漂移的原因和規(guī)律。2013 年Scervini 等[24] 用軟件ORIGEN 2.2分別計(jì)算經(jīng)過PWR 和LMFBR 輻照后鎳基熱電偶（K型、N型） ， 鎢基熱電偶（W-5%Re/W-26%Re，W-3%Re/W-25%Re），鉑基熱電偶（S型、Pt/Pd），鉬鈮熱電偶的組分變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱電偶在熱中子輻照中比在快中子中會(huì)經(jīng)歷更明顯的嬗變，鎳基熱電偶組分變化最小，鉑基和鎢基熱電偶嬗變則要大得多。Skifton等[25-26] 在2022 年針對(duì)高溫下新型鉬鈮熱電偶建立了考慮高溫、超高溫、熱中子輻照和快中子輻照環(huán)境的高溫抗輻照熱電偶漂移模型，該模型根據(jù)大量的熱電偶輻照試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定模型中的修正參數(shù)，從而預(yù)測(cè)溫度和嬗變對(duì)任何熱電偶溫度計(jì)所含金屬的影響，最終給出熱電偶的溫度漂移規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)研究上，很多研究者對(duì)鎳基熱電偶、鉑基熱電偶、鎢基熱電偶、鉬鈮熱電偶等常見的堆用熱電偶進(jìn)行了輻照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)輻照對(duì)鎳基熱電偶和鉬-鈮熱電偶的測(cè)量精度和穩(wěn)定性影響相對(duì)較小[12，23，27-32]，而對(duì)鉑基熱電偶、鎢基熱電偶的影響顯著[28，31，33]。Chen 等[34] 在2017年研究了高劑量γ輻照對(duì)礦物絕緣316L 不銹鋼鎧裝（MIMS）K 型熱電偶的熱電勢(shì)漂移影響，提出熱電偶在高劑量γ 輻照下的熱電勢(shì)漂移包括可逆和不可逆部分。可逆漂移產(chǎn)生于正極元件的短序排列，可通過1070 ℃下退火消除；不可逆變化歸因于正極元件的少量氧化和元件的老化。

第三種方案即用其他測(cè)溫手段為熱電偶提供原位校準(zhǔn)。法國國家計(jì)量院（LNE-CNAM）和英國國家物理實(shí)驗(yàn)所（ National Physical Laboratory， NPL）分別開發(fā)了兩種熱電偶原位校準(zhǔn)的方法，通過嵌入熱電偶測(cè)量點(diǎn)處一個(gè)密封的且內(nèi)部填充有純銅、純銀或鐵碳共晶體的石墨坩堝來實(shí)現(xiàn)在填充物質(zhì)熔化或冷凝固定點(diǎn)溫度的自校正，兩種方法都實(shí)現(xiàn)了0.1 ℃ 的測(cè)量溫度重復(fù)性，表明了其可以作為高溫環(huán)境下的一種減少或消除熱電偶溫度漂移的手段[35]。

2.2電阻溫度計(jì)

2.2.1測(cè)溫原理

電阻溫度計(jì)基于導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）具有重復(fù)性的電阻-溫度特性關(guān)系實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量[1]。一般純金屬在溫度變化范圍不大時(shí)，其電阻值與溫度的關(guān)系近似為：

2.2.2研究現(xiàn)狀與分析

核反應(yīng)堆中使用的電阻溫度計(jì)一般為鉑電阻溫度計(jì)。鉑電阻溫度計(jì)的電阻-溫度關(guān)系具有良好的線性，標(biāo)定方法簡(jiǎn)單、方便，具有較高的精度、穩(wěn)定性和靈敏度。但鉑電阻溫度計(jì)也存在一定的不足：與熱電偶相比，鉑電阻溫度計(jì)敏感元件體積較大，響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，且成本較高。在核反應(yīng)堆環(huán)境中，輻照會(huì)造成金屬電阻的改變，這種改變難以修正；無應(yīng)力安裝的要求使敏感元件與套管之間的熱阻增大；且強(qiáng)輻照?qǐng)鲋薪^緣材料電阻率下降，會(huì)給測(cè)量引入分流誤差[2]。電阻溫度計(jì)較熱電偶受到核輻照的影響更嚴(yán)重，因此電阻溫度計(jì)一般用于反應(yīng)堆輻照水平較低的部位[3]。在一些壓水堆中，電阻溫度計(jì)用于堆芯外一回路冷卻劑管道[36]。

在新型電阻溫度計(jì)的研究上，Mondal 等[37] 開發(fā)了一種基于MXene/Fe₃O₄/石墨多孔網(wǎng)絡(luò)/Ecoflex（MFGPNE）柔性壓力-溫度傳感器，在21～110 ℃ 溫區(qū)內(nèi)測(cè)量得到線性度優(yōu)良（2.23%/℃）的電阻-溫度曲線；在⁶⁰Co源累積20kGy（1 kGy/h，20 h）的γ 輻照下的原位電學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的電阻-溫度曲線與0kGy 下得到的曲線幾乎重合，顯示出其優(yōu)異的穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)合材料優(yōu)良的抗輻照性，該傳感器有望提供新的耐輻照測(cè)溫方案。

2.3光纖溫度計(jì)

2.3.1測(cè)溫原理

光纖測(cè)溫的原理是來自光源的光波經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū)受到溫度的作用，導(dǎo)致描述光波光學(xué)性質(zhì)的參量（如光強(qiáng)、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過光纖進(jìn)入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后獲得被測(cè)溫度的信息，進(jìn)而得到所測(cè)溫度。在高溫測(cè)量領(lǐng)域，光纖傳感器具有測(cè)溫范圍廣、熱響應(yīng)速度快、精度高、壽命長(zhǎng)、機(jī)械靈敏性好等優(yōu)點(diǎn)，并且其不受強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，可在高溫高壓等惡劣環(huán)境下進(jìn)行工作。常見的光纖高溫傳感器有基于光纖后向拉曼散射的溫度效應(yīng)和光時(shí)域反射技術(shù)（OTDR）的分布式光纖高溫傳感器，基于布拉格波長(zhǎng)與溫度依賴性的光纖布拉格光柵（FBG）高溫傳感器，基于外界溫度引起光纖中光波相位發(fā)生變化導(dǎo)致脈沖峰輸出位置改變的Fabry-Perot 光纖高溫傳感器，基于光纖黑體腔與外界溫度場(chǎng)達(dá)熱平衡時(shí)對(duì)其發(fā)射出輻射光信號(hào)的探測(cè)并處理的藍(lán)寶石光纖高溫傳感器等[38]。

對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)光纖測(cè)溫的研究絕大多數(shù)集中在光纖布拉格光柵（FBG）技術(shù)，該技術(shù)的測(cè)溫原理為布拉格波長(zhǎng)與溫度的依賴關(guān)系：

2.3.2研究現(xiàn)狀與分析

光纖傳感技術(shù)始于1977年，1983年，West[39]提出了光纖在核輻照環(huán)境中的應(yīng)用，并對(duì)當(dāng)時(shí)幾種主要光纖在輻照環(huán)境下的性能表現(xiàn)做了簡(jiǎn)要的評(píng)估。在1984 年，Hooper[40] 分析了光纖傳感器在核工業(yè)中應(yīng)用的潛能，認(rèn)為光纖傳感器可以在核電領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。Berghmans等[41-42] 在1998年比較了半導(dǎo)體吸收傳感器、Fabry-Perot傳感器和熒光傳感器3 種商用光纖溫度傳感器在50～80℃γ輻照環(huán)境中的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種傳感器均會(huì)受到不同程度的輻照影響，導(dǎo)致測(cè)量誤差或傳感器失效。Liu等[43] 在2003年通過研究中子-γ 混合輻照對(duì)Fabry-Perot光纖溫度傳感器的影響發(fā)現(xiàn)，測(cè)試溫度計(jì)與參考熱電偶之間出現(xiàn)高達(dá)30℉的測(cè)溫偏差，輻照過程中出現(xiàn)溫度讀數(shù)下降，分析原因在于中子輻照產(chǎn)生的加熱或損壞效應(yīng)對(duì)傳感頭反射光纖的鋁硅酸鹽玻璃材料的熱膨脹系數(shù)的影響。該研究說明Fabry-Perot光纖傳感器目前很難在輻照環(huán)境下進(jìn)行使用。2008年，Sang等[44] 在池式反應(yīng)堆OSURR中運(yùn)用掃頻波長(zhǎng)干涉法對(duì)四種纖芯摻雜度不同、涂敷層材料不同商用光纖進(jìn)行了20～110℃溫區(qū)內(nèi)的瑞利散射信號(hào)頻移測(cè)量，結(jié)果顯示在高中子通量區(qū)域和低中子通量區(qū)域四種光纖都清楚地測(cè)出了溫度，并捕獲了測(cè)試期間發(fā)生的熱波動(dòng)，發(fā)現(xiàn)各種光纖的光譜頻移在所測(cè)溫區(qū)與溫度近乎線性相關(guān)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)光纖的光譜頻移對(duì)溫度的響應(yīng)與光纖的摻雜水平有關(guān)。該研究證明了利用商用單模光纖的瑞利散射信號(hào)頻移進(jìn)行反應(yīng)堆內(nèi)溫度測(cè)量的可行性。2023年，Holden 等[45] 使用二氧化硅單模光纖，以譜線頻移與溫度的依賴關(guān)系作為測(cè)溫原理，在275～400℃溫區(qū)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果與參考熱電偶之間讀數(shù)偏差約5～10℃，進(jìn)一步研究需要考慮輻照、更高溫和振動(dòng)影響。

比起其他光纖溫度傳感器，布拉格光柵（FBG）式光纖溫度計(jì)得到了研究者更多的關(guān)注，研究點(diǎn)涉及輻照下測(cè)溫性能的探索和提高FBG的耐高溫性與耐輻照性等具有鮮明堆工應(yīng)用特色的方面。1999年， Gusarov等[46] 將用相位掩膜法刻有7個(gè)FBG的10mol% 摻鍺的石英光纖和帶有一段光敏光纖但沒有FBG 的參考光纖置于溫度35～45 ℃ 的γ輻照設(shè)備中進(jìn)行了15天累積劑量超過1MGy的輻照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在3% 的精確度內(nèi)FBG的溫度敏感系數(shù)不受輻照的影響；布拉格共振的幅值和寬度在γ 輻照下保持不變；輻照造成的布拉格波長(zhǎng)偏移不超過25pm，并在0.1MGy的劑量下偏移值達(dá)到飽和。該研究說明基于FBG的溫度傳感器可能在MGy劑量水平的輻照環(huán)境中保持所需的性能，但是FBG 的參數(shù)對(duì)輻照的敏感性需要進(jìn)一步降低，測(cè)試溫度需要進(jìn)一步提高。2002年， Fernandez等[47] 在比利時(shí)的氣冷石墨慢化堆BR1內(nèi)設(shè)置熱電偶對(duì)照組對(duì)經(jīng)過不同技術(shù)處理過的幾種光纖布拉格光柵（FBG）溫度傳感器進(jìn)行了低中子通量下的溫度監(jiān)測(cè)測(cè)試，結(jié)果顯示刻寫于光敏光纖的FBG 溫度傳感器在不做任何前后處理時(shí)，在BR1內(nèi)保持著正常的工作狀態(tài)，溫度漂移較小；而應(yīng)用于寫入布拉格光柵之前光纖的氫光敏化技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致FBG溫度傳感器對(duì)只有γ 輻射和γ-中子混合輻照的敏感性增加，從而使得傳感器所得溫度漂移變大。同年，他們?cè)诟咄糠磻?yīng)堆BR2 中的溫度監(jiān)測(cè)測(cè)試結(jié)果顯示[48]，光柵對(duì)γ-中子混合輻照較γ 輻照更為敏感；在較低溫度下γ射線最高總劑量160MGy、中子通量8×10¹⁸n/cm² 時(shí)光柵的布拉格峰光譜半峰全寬（FWHM）幾乎不變；但在較高溫度（約90 ℃）的環(huán)境中會(huì)引起光柵抹除，導(dǎo)致傳感器性能的嚴(yán)重退化。Pauw等[49] 將寫有FBG的光纖用高溫聚酰亞胺粘合劑（gt;300 ℃）粘于燃料棒（圖5），在175 ℃ 左右的實(shí)驗(yàn)溫度下進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)溫度漂移會(huì)隨著時(shí)間增加，實(shí)驗(yàn)獲得了30mK 的溫度分辨率，證明了基于光纖的傳感系統(tǒng)在此種環(huán)境下運(yùn)用的潛能。

由以上研究可以看出，F(xiàn)BG 式光纖溫度計(jì)存在著易受輻照影響、高溫下穩(wěn)定性變差等問題。針對(duì)這些應(yīng)用問題，研究者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用飛秒激光將FBG寫入光纖，對(duì)光纖進(jìn)行摻氟處理，對(duì)光纖進(jìn)行750℃ 、15min 退火處理等措施可以提高FBG的穩(wěn)定性和抗輻照性，從而顯著減小溫度測(cè)量的誤差[50-55]。此外，de Villiers等[56] 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用飛秒激光寫入二氧化硅Sumitomo Z光纖的FBG在最高940℃溫度下其布拉格光柵波長(zhǎng)變化與溫度之間精確滿足二次方程，證明了FBG式光纖溫度計(jì)在高溫下的應(yīng)用潛力。

從原理式（3）分析可知，光纖FBG測(cè)溫技術(shù)需要在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定布拉格波長(zhǎng)與溫度的關(guān)系，以確定λ_B（T₀） 、K_T的值，不少測(cè)溫性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這些參數(shù)可能會(huì)受輻照影響而發(fā)生改變，導(dǎo)致溫度計(jì)在實(shí)際輻照環(huán)境中工作時(shí)出現(xiàn)偏離標(biāo)定的情況。目前并沒有開發(fā)出能夠應(yīng)用于核反應(yīng)堆內(nèi)溫度測(cè)量的較為成熟的光纖測(cè)溫技術(shù)，但是隨著關(guān)于FBG 穩(wěn)定性和抗輻照性的研究成果不斷涌出，F(xiàn)BG式溫度計(jì)被證明有能力在更高溫度和更高輻照水平的環(huán)境中進(jìn)行精確的溫度測(cè)量。

2.4其他次級(jí)溫度計(jì)

超聲波溫度計(jì)是利用頻率高于20kHz的聲波在固體中傳播的速度隨溫度變化的規(guī)律來進(jìn)行溫度測(cè)量。由于與飛渡時(shí)間有關(guān)的波導(dǎo)材料的密度、楊氏模量等參數(shù)與溫度之間的依賴關(guān)系復(fù)雜而未知，因此在使用前需要對(duì)聲波飛渡時(shí)間與溫度的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。按照測(cè)量方法的不同，超聲波溫度計(jì)可以分成以下兩種。

1） 共振型超聲波溫度計(jì)

共振型超聲波溫度計(jì)以石英晶體、陶瓷、各種難熔金屬等作為共振器，探頭部分與聲波傳輸線相連，聲波發(fā)生器可以發(fā)出頻率可變的聲波，直到與探頭產(chǎn)生共振，在已知波長(zhǎng)的條件下就可以通過共振頻率來計(jì)算出聲速。1978年，F(xiàn)athimani等[57] 利用磁致伸縮材料作為聲波發(fā)生器，利用一種音叉結(jié)構(gòu)的細(xì)棒作為探頭，測(cè)試了銥材料探頭和藍(lán)寶石材料探頭的溫度測(cè)量性能，結(jié)果顯示用藍(lán)寶石作為探頭的超聲波溫度計(jì)在1900℃的高溫條件下具有很好的測(cè)溫精確度。2022年，Keller等[58] 開發(fā)了基于耐輻照磁致伸縮材料Galfenol的超聲溫度計(jì)，建立考慮電學(xué)、磁場(chǎng)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)的多物理場(chǎng)有限元分析模型，在10～120℃溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試， 獲得了2.9% 的相對(duì)不確定度和0.45℃的溫度分辨率。從測(cè)試結(jié)果中他們觀察到了較嚴(yán)重的聲波衰減。同年，苗婉茹等[59] 使用藍(lán)寶石材料制備超聲溫度傳感器，在600～1800℃系統(tǒng)測(cè)試溫度范圍內(nèi)有效分析了其靈敏度、重復(fù)性等特性參數(shù)。

2）脈沖反射型超聲波溫度計(jì)

1977年，美國桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的Carlson 等[60] 利用鎢釷合金棒作為超聲傳感器在熔融堆芯燃料池中進(jìn)行了溫度測(cè)量研究。通過在一根傳感器棒上等間隔加工缺口的方式來創(chuàng)造多個(gè)超聲反射端面，通過測(cè)量脈沖線圈驅(qū)動(dòng)磁致伸縮材料產(chǎn)生的超聲在不同端面形成的回聲時(shí)間來測(cè)量不同軸向位置的溫度信息。通過3組不同條件下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，表明該種超聲溫度計(jì)在高溫區(qū)1 400～2850℃的測(cè)量精確度為±10℃。

以上研究表明，超聲波溫度計(jì)可以達(dá)到很高的測(cè)量溫度上限。但是，目前還沒有基礎(chǔ)的理論公式可以直接得到固體中聲速與溫度的關(guān)系，反應(yīng)堆的輻照環(huán)境對(duì)與固體中聲速有關(guān)的材料參數(shù)的影響未知，因此難以判斷超聲波溫度計(jì)在反應(yīng)堆內(nèi)環(huán)境進(jìn)行測(cè)溫的可靠性。與此同時(shí)，超聲波在固體中以較快速度傳播引起的微小時(shí)間信號(hào)的測(cè)量以及合理地布置和鏈接聲學(xué)傳感器也是目前需要進(jìn)一步探究和解決的問題。

此外，還有一些特殊的堆用溫度計(jì)，比如專門應(yīng)用于高溫氣冷堆堆芯溫度在線測(cè)量的熔點(diǎn)溫度計(jì)[61]，通過將熔點(diǎn)不同的多根金屬熔絲依次嵌入石墨球元件和燃料球一起加入堆芯，根據(jù)金屬絲的熔化狀態(tài)記錄其在堆芯內(nèi)經(jīng)受的峰值溫度。

3原級(jí)測(cè)溫技術(shù)

與常用的工業(yè)溫度計(jì)不同，原級(jí)測(cè)溫技術(shù)不依賴于實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的溫敏參數(shù)與溫度的關(guān)系，而是直接基于熱力學(xué)基本關(guān)系測(cè)量熱力學(xué)溫度，因此原理上不會(huì)受到環(huán)境因素的影響，在極端環(huán)境的溫度測(cè)量、以及對(duì)傳統(tǒng)溫度計(jì)的原位校準(zhǔn)等方面具有良好的發(fā)展?jié)摿Α?duì)于各種原級(jí)測(cè)溫技術(shù)的研究也在不斷推進(jìn)，但目前大部分原級(jí)測(cè)溫技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

3.1噪聲溫度計(jì)

3.1.1測(cè)溫原理

噪聲溫度計(jì)的原理是利用電子的熱運(yùn)動(dòng)在電阻的兩端產(chǎn)生的電位起伏來測(cè)量溫度。這種電子熱運(yùn)動(dòng)被稱為熱噪聲，又稱Johnson 噪聲。其物理關(guān)系如下：

式中：V ——電路兩端的均方電壓波動(dòng)；

k——玻爾茲曼常數(shù)；

T——電阻的熱力學(xué)溫度；

R_e——電路的復(fù)合阻抗的實(shí)部；

f——電壓波動(dòng)的頻帶寬度。

該公式最早由Nyquist[62] 從一般的熱動(dòng)力學(xué)因素出發(fā)推導(dǎo)得出，并由Johnson在實(shí)驗(yàn)上予以證實(shí)[63]。

3.1.2研究現(xiàn)狀與分析

在實(shí)驗(yàn)研究方面，1971年Brixy[64] 在FRJ-2反應(yīng)堆中進(jìn)行了分別置于未知溫度和室溫下的噪聲溫度計(jì)與K 型熱電偶測(cè)量對(duì)比的兩組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在300～1100K的溫度范圍內(nèi)，噪聲溫度計(jì)的精確度超過0.2%。該研究在實(shí)驗(yàn)上初步證明了噪聲溫度計(jì)在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的可行性。1982年，Borisov 等[65] 在蘇聯(lián)IR-50型（中子通量0.39×10¹² cm^–2/K）和IVV-2M型（中子通量5×10¹⁴cm^–2/K）反應(yīng)堆中測(cè)試噪聲溫度計(jì)的測(cè)溫性能，發(fā)現(xiàn)測(cè)量誤差在600.4 K 處為0.5%～0.7%。研究結(jié)果顯示溫度計(jì)示數(shù)與輻照無關(guān)，初步驗(yàn)證了噪聲溫度計(jì)的耐輻照性。2004年，Kisner等[66] 使用電阻元件與被測(cè)表面直接接觸的接觸型Johnson噪聲溫度計(jì)在180～500℃溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行測(cè)溫實(shí)驗(yàn)獲得了±2 ℃ 的不確定度，根據(jù)互功率譜密度（CSPD）獲得的均方噪聲電壓與K 型熱電偶的參考溫度之間顯示出良好的線性度，證明了噪聲溫度計(jì)的測(cè)溫能力。2009年，Lopez等[67] 使用噪聲溫度計(jì)在實(shí)驗(yàn)室300 ℃ 環(huán)境下進(jìn)行測(cè)溫實(shí)驗(yàn)獲得了1.5 ℃以下的不確定度，但由于特殊結(jié)構(gòu)的電纜衰減大造成其與熱電偶之間的讀數(shù)差超過20 ℃，而在2011年的實(shí)驗(yàn)中使用典型結(jié)構(gòu)的電纜（如圖6）進(jìn)行相同環(huán)境下的200、300、400 ℃ 下的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，在滿足±1.5 ℃ 測(cè)溫精度的同時(shí)與參考熱電偶之間的讀數(shù)差均在1 ℃上下[68]。2014 年，Britton等[69] 提出Johnson 噪聲溫度計(jì)適用于更重視長(zhǎng)期穩(wěn)定性的小型模塊式反應(yīng)堆，在0、23、183、373 ℃ 處與參考熱電阻溫度計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示偏差分別為–0.007、–0.138、0.031、–0.328 ℃。

早期Johnson 噪聲溫度計(jì)在設(shè)計(jì)上針對(duì)放大器增益需已知且溫度、連接電纜的放大器帶通和濾波效應(yīng)需已知、傳感器電阻測(cè)量需獨(dú)立且準(zhǔn)確等需求采用了高增益測(cè)量電路，用單放大器通道對(duì)測(cè)量溫度下和已知溫度下的兩個(gè)噪聲電壓進(jìn)行測(cè)量獲得二者比例。在噪聲溫度計(jì)的優(yōu)化上，Pepper 等[70] 將電阻傳感器與電感和電容串聯(lián)形成調(diào)諧電路，對(duì)于適當(dāng)調(diào)諧的電路，大多數(shù)信號(hào)功率位于諧振頻率附近的相對(duì)較小的頻帶內(nèi)，減小了早期噪聲溫度計(jì)因?yàn)椴捎酶咴鲆骐娐芬氲脑肼暋olcomb 等[71] 在2004 年指出這樣的設(shè)計(jì)存在電感耗散的問題，同時(shí)提出在更特殊的空間反應(yīng)堆應(yīng)用場(chǎng)景下連接傳感器電阻和第一級(jí)放大器的電纜的電容效應(yīng)也是噪聲溫度計(jì)的應(yīng)用限制，他們提出可以使用定期測(cè)量電纜的輸入阻抗并計(jì)算其傳遞函數(shù)來補(bǔ)償電纜的電容效應(yīng)。2015 年，Pearce 等[72] 引入可同時(shí)匹配噪聲功率和傳感電阻的偽隨機(jī)噪聲源，將測(cè)量時(shí)間縮短至約1/10。2018 年Ezell 等[73] 針對(duì)噪聲溫度計(jì)易受電磁干擾的問題開發(fā)了依賴于兩個(gè)高輸入阻抗放大器電路通道的Johnson 噪聲功率譜密度和二者間互功率譜密度的減法算法，有效消除了電磁環(huán)境對(duì)互功率譜密度測(cè)量的影響，提高了溫度計(jì)算的準(zhǔn)確性。他們還將噪聲溫度計(jì)安裝于鍋爐給水泵的吸水段和排水段進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該噪聲測(cè)溫系統(tǒng)能追蹤實(shí)時(shí)溫度。2020 年P(guān)earce 等[74] 針對(duì)已知白噪聲參考信

號(hào)與未知Johnson 噪聲信號(hào)的切換問題，向測(cè)量電路引入PRN 波形的參考信號(hào)以在傳感器電阻中產(chǎn)生校準(zhǔn)電壓信號(hào)，再用數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)將噪聲信號(hào)與參考信號(hào)分離，計(jì)算二者之比以確定絕對(duì)Johnson噪聲功率，從而獲得傳感電阻的溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在20 ℃ 下其測(cè)溫不確定度達(dá)到約0.28 ℃。

噪聲溫度計(jì)作為一種原級(jí)測(cè)溫技術(shù)，不需要周期性校準(zhǔn)，測(cè)溫范圍廣（0.001～3000K甚至更高溫）。因此，噪聲溫度計(jì)可望成為一種理想的反應(yīng)堆測(cè)溫方式。噪聲溫度計(jì)的技術(shù)挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在電壓信號(hào)小、信號(hào)處理困難、易受電磁干擾、操作復(fù)雜等方面，目前實(shí)用化應(yīng)用方面主要集中在極低溫溫區(qū)，在高溫區(qū)的應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，對(duì)該技術(shù)的優(yōu)化研究也在持續(xù)進(jìn)行中。

3.2輻射溫度計(jì)

3.2.1測(cè)溫原理

輻射測(cè)溫技術(shù)的原理是通過測(cè)量與物體自身溫度相關(guān)的輻射量來確定溫度。輻射測(cè)溫的重要理論依據(jù)是黑體輻射定律，包括Planck定律、Wein位移定律和Stefan-Boltzmann定律，而輻射測(cè)溫儀表是利用Planck黑體輻射定律（式（5）），根據(jù)熱輻射體特性與其溫度之間的函數(shù)關(guān)系測(cè)量其表觀溫度（包括亮度溫度、輻射溫度和顏色溫度）。

3.2.2研究現(xiàn)狀與分析

早在二十世紀(jì)初就出現(xiàn)了輻射溫度計(jì)——隱絲式光學(xué)高溫計(jì)[75]，直到現(xiàn)在仍在高溫（800 ℃ 以上）測(cè)量領(lǐng)域中使用。在核能領(lǐng)域，Bouvry等[76] 為監(jiān)測(cè)核反應(yīng)堆燃料鋯-4合金包殼的表面溫度，計(jì)劃設(shè)計(jì)出一種適合高溫、核輻照、蒸汽等惡劣環(huán)境下的非接觸式實(shí)時(shí)溫度傳感器，該團(tuán)隊(duì)于2016 年在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了一種基于輻射測(cè)溫原理的、在沒有水蒸氣或輻照的空氣中工作的光學(xué)高溫測(cè)定裝置。該裝置在測(cè)量的光譜范圍內(nèi)獲得了相對(duì)恒定的表面溫度，然而與參照值的偏差相對(duì)較大（約17℃），并且目前研究的測(cè)溫環(huán)境僅限于不含水蒸氣和核輻照的空氣中，同時(shí)尚未實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。在2020 年，Ladaci等[77] 針對(duì)失水事故下燃料包殼表面的溫度監(jiān)測(cè)問題開發(fā)了一種多光譜紅外輻射溫度計(jì)，使用耐輻照材料如金剛石和純硅玻璃作為傳感器材料以減小高通量γ 和中子輻照所致衰減對(duì)系統(tǒng)頻譜損耗變化帶來的影響，在500～1200 ℃ 溫區(qū)空氣和蒸汽環(huán)境中的測(cè)試結(jié)果顯示與熱電偶讀數(shù)之間偏差在7 ℃以下，測(cè)量不確定度低于1%。

在輻照環(huán)境中，核輻照的加熱效應(yīng)會(huì)影響輻射測(cè)溫設(shè)備中光敏元件的精度，核輻照也會(huì)造成檢測(cè)器特性和觀測(cè)窗透光特性改變等一系列嚴(yán)重影響測(cè)溫性能的損害，這制約了輻射溫度計(jì)在堆內(nèi)測(cè)溫中的應(yīng)用[2]。目前的研究也缺乏輻射溫度計(jì)在輻照環(huán)境中的性能表現(xiàn)。

3.3氣體聲學(xué)溫度計(jì)

氣體聲學(xué)溫度計(jì)是利用聲波在氣體中傳播速度與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度，對(duì)于理想氣體，該關(guān)系式可以表示為[78]：

根據(jù)對(duì)聲速的測(cè)量方法不同，氣體聲學(xué)溫度計(jì)又可以劃分為聲波飛渡法與聲學(xué)共鳴法。

3.3.1聲波飛渡法

聲波飛渡法溫度計(jì)通過測(cè)量聲波在給定長(zhǎng)度的聲波導(dǎo)管內(nèi)的飛渡時(shí)間來計(jì)算聲速，再將所得聲速代入式（6）或（7）推導(dǎo)出測(cè)溫區(qū)對(duì)應(yīng)的溫度。

英國國家物理實(shí)驗(yàn)所的de Podesta 等[79] 基于聲波飛渡法研制了如圖7 所示的雙管式聲波導(dǎo)管溫度計(jì)，通過測(cè)量同時(shí)同地激發(fā)的聲波經(jīng)過填充有流動(dòng)氬氣的、長(zhǎng)度不同的兩根不銹鋼制、緊鄰布置的U型聲波導(dǎo)管的時(shí)間差來確定長(zhǎng)管相較于短管突出的“測(cè)量區(qū)”溫度。該研究團(tuán)隊(duì)在2010年與熱電偶在250～1000℃溫區(qū)內(nèi)測(cè)溫的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示二者所測(cè)溫度差在–20～30℃，證明該技術(shù)具有在高至1000℃溫度下進(jìn)行測(cè)溫的能力。2013年，該團(tuán)隊(duì)的Sutton 等[80] 通過使用chirp 信號(hào)作為聲學(xué)脈沖激勵(lì)， 改善了雙管式聲學(xué)溫度計(jì)的信噪比， 在100～500℃溫區(qū)內(nèi)的測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)過修正后該聲學(xué)溫度計(jì)的測(cè)溫精度達(dá)到了10℃以下。2015年Sutton等[81-82] 測(cè)試了二氧化硅制雙管式聲學(xué)溫度計(jì)在100～1000℃下的測(cè)溫性能，結(jié)果短期內(nèi)與參考熱電偶之間的誤差小于2℃，測(cè)量不確定度在0.1℃左右，而在長(zhǎng)達(dá)19天的長(zhǎng)期測(cè)量中呈現(xiàn)出2 ℃的系統(tǒng)偏差；而對(duì)同方法制作的同結(jié)構(gòu)Inconel-600制雙管式聲學(xué)溫度計(jì)的測(cè)試結(jié)果則在700 ℃ 以上的高溫下呈現(xiàn)超過10℃的誤差。推測(cè)原因在于二氧化硅與Inconel-600 的熱膨脹系數(shù)差異、高溫下的致密化以及雙管間熱連接結(jié)構(gòu)的影響。除了雙管式聲波導(dǎo)管溫度計(jì)，單管式聲波導(dǎo)管溫度計(jì)也得到了一些研究者的關(guān)注。相較于雙管式溫度計(jì)，單管式溫度計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于聲波傳播的公共段溫度嚴(yán)格相同，且只需要一個(gè)麥克風(fēng)作為接收器節(jié)省了成本，但存在著聲波反射帶來的聲學(xué)衰減更大、聲學(xué)信號(hào)易重疊等問題。2020年，Tavcar 等[83] 設(shè)計(jì)制造了一種304 不銹鋼制的單管式變徑聲波導(dǎo)管，使用chirp信號(hào)和正弦波信號(hào)對(duì)聲信號(hào)返回的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)量，通過算法使聲源發(fā)射所需形態(tài)的聲學(xué)脈沖來消除聲波反射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在10～70℃溫區(qū)內(nèi)測(cè)量的溫度與參考溫度計(jì)所測(cè)溫度之差在0.3℃以下；而使用調(diào)頻連續(xù)波聲學(xué)信號(hào)測(cè)量的結(jié)果與參考結(jié)果相差小于2℃。Tavcar的研究提出了單管式聲波導(dǎo)管溫度計(jì)聲學(xué)信號(hào)重疊問題的解決方案，并實(shí)驗(yàn)證明了其可行性，但目前還未報(bào)告該溫度計(jì)在更高溫度下的測(cè)溫性能研究。

聲學(xué)飛渡法測(cè)溫原理和測(cè)溫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不考慮材料變形的前提下原則上不會(huì)受到輻照的影響。但該方法受到沿管溫度梯度的影響，在聲信號(hào)從發(fā)出到接收的傳播路徑上聲速會(huì)因?yàn)椴煌恢脺囟鹊牟煌l(fā)生變化，雙管式聲波導(dǎo)管難以保證聲波傳播的公共段溫度嚴(yán)格一致，因此所測(cè)得突出段測(cè)溫區(qū)的時(shí)延并不能精確地反映該區(qū)域的溫度，需要繁瑣復(fù)雜的溫度反演才能定量分析溫度梯度的影響，從而準(zhǔn)確得到測(cè)溫區(qū)溫度。而單管式聲波導(dǎo)管在高溫下聲信號(hào)重疊的問題尚未得到徹底解決，且高溫下聲波的衰減問題會(huì)愈加嚴(yán)重，這些都是目標(biāo)溫度提升后聲波導(dǎo)管式溫度計(jì)需要面臨并解決的重要問題。此外研究中發(fā)現(xiàn)聲波導(dǎo)管式溫度計(jì)在測(cè)試過程暴露出對(duì)聲學(xué)噪聲和振動(dòng)敏感等問題也是其走向?qū)嵱没缆飞媳仨毧缭降恼系K。

3.3.2聲學(xué)共鳴法

聲學(xué)共鳴法溫度計(jì)通過測(cè)量聲波在共鳴腔內(nèi)的聲學(xué)共振頻率，經(jīng)非理想因素修正后得到理想聲學(xué)共振頻率，結(jié)合腔體的尺寸參數(shù)，計(jì)算獲得聲速，再根據(jù)式（7）得到熱力學(xué)溫度。在內(nèi)長(zhǎng)L、內(nèi)徑2a的圓柱共鳴腔中，聲速與理想共振頻率的關(guān)系如下式所示[78]：

因此在純軸向聲學(xué)模式下只需要測(cè)得圓柱共鳴腔內(nèi)長(zhǎng)L 和該模式下的理想聲學(xué)共振頻率，即可獲得共鳴腔內(nèi)氣體聲速，從而得到對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度。

聲學(xué)共鳴法測(cè)溫系統(tǒng)示意圖見圖8。在聲學(xué)共振頻率測(cè)量過程中，函數(shù)發(fā)生器輸出一定頻率范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，經(jīng)電壓放大器放大后 ，由聲源將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，在腔內(nèi)氣體介質(zhì)中產(chǎn)生聲波，在共鳴腔另一端面反射后，經(jīng)聲學(xué)探測(cè)器和與之配套使用的極化電源將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)并放大，傳給鎖相放大器，鎖相放大器鎖定函數(shù)發(fā)生器給出的參考頻率輸出頻譜，從而獲得聲學(xué)共振頻率，結(jié)合腔體的內(nèi)部尺寸可以得到聲速。

在1962年，Apfel[84] 使用氦氣填充的、設(shè)有一定長(zhǎng)度聲波導(dǎo)管的石墨共鳴腔測(cè)量了–17.8～926.7 ℃共鳴腔的共振頻率，發(fā)現(xiàn)溫度與共振頻率之間呈拋物線關(guān)系，并提出該技術(shù)適用于核輻照環(huán)境中的高溫研究。Moldover等[85] 于1979 年詳細(xì)闡述了將球形聲學(xué)共鳴腔應(yīng)用于熱力學(xué)溫度測(cè)量的基礎(chǔ)理論。在1988年，Moldover 等[86] 建立了基于球形共鳴腔的聲學(xué)溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了鎵熔點(diǎn)熱力學(xué)溫度的測(cè)量[87]，實(shí)現(xiàn)了僅1 mK 的不確定度。Moldover 等人的研究為基準(zhǔn)聲學(xué)溫度計(jì)的研制與應(yīng)用提供了重要的理論和技術(shù)參考。此后，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在低至77K、高至552K之間不同溫區(qū)使用氬氣或氦氣作為介質(zhì)氣體、對(duì)基于（準(zhǔn)）球形聲學(xué)共鳴腔的溫度計(jì)測(cè)量熱力學(xué)溫度進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了低于3 mK的測(cè)量不確定度[88-94]。這些研究關(guān)注的重點(diǎn)主要在于提高聲學(xué)共振頻率測(cè)量的精度，對(duì)于更高溫區(qū)下的測(cè)量，Ripple等[95] 提出了將球形聲學(xué)共鳴腔應(yīng)用于高至800K溫度下測(cè)量的系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)，在2013 年[96] 設(shè)計(jì)了放置聲學(xué)傳感器的小型殼體，將聲學(xué)發(fā)射端和接收端的傳感器置于高溫系統(tǒng)外室溫環(huán)境中的殼體中，通過聲學(xué)導(dǎo)管與共鳴腔相通，從而在保證氬氣介質(zhì)純度和微小擾動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)更高溫度下的測(cè)量。

雖然（準(zhǔn)）球形共鳴腔可以實(shí)現(xiàn)精度很高的共振頻率測(cè)量，但其加工、裝配難度極大，使用過程中容易變形，從而產(chǎn)生共振頻率的偏移。中國計(jì)量科學(xué)研究院的Zhang、Lin 等[97-99] 在玻爾茲曼常數(shù)重新定義的研究中使用工程上精密加工和裝配更為容易、結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的圓柱作為聲學(xué)共鳴腔，采用驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)的壓電陶瓷作為聲學(xué)發(fā)射端傳感器，將測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度降低到了與國外球形共鳴腔相當(dāng)?shù)乃健３酥猓撜n題組通過對(duì)邊界層、聲波衰減、幾何形狀非理想性等非理想因素對(duì)聲學(xué)共振頻率的擾動(dòng)進(jìn)行更完整的修正，通過更精密的氣體組分分析、優(yōu)化的支撐結(jié)構(gòu)和邊界層二階擾動(dòng)分析，一步步提高聲學(xué)共振頻率的測(cè)量精度[97，100-101]在熱力學(xué)溫度測(cè)量上，2020年Zhang等[102]使用氬氣填充的無氧銅制圓柱聲學(xué)共鳴腔進(jìn)行了234～303K溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)量， 不確定度為0.5～0.8 mK。2014年，針對(duì)聲學(xué)傳感器無法在高溫環(huán)境下工作的問題，高結(jié)等[103] 為定程圓柱共鳴腔引入耐高溫金屬聲波導(dǎo)管，使得聲學(xué)傳感器得以布置在室溫環(huán)境中工作，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，得到了適用于聲學(xué)溫度計(jì)的聲波導(dǎo)管尺寸和傳感器設(shè)計(jì)形式；于2015 年[104] 進(jìn)行聲學(xué)傳感器的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，傳統(tǒng)電容式麥克風(fēng)作為聲學(xué)探測(cè)器較壓電陶瓷可以獲得更高的信噪比和更低的頻率測(cè)量隨機(jī)偏差。高結(jié)等人的研究成果為該研究團(tuán)隊(duì)后續(xù)開展高溫聲學(xué)共鳴法測(cè)量熱力學(xué)溫度提供了重要基礎(chǔ)。2016年，Zhang 等[105] 用設(shè)有聲波導(dǎo)管的HR120制圓柱共鳴腔進(jìn)行了295～797 K溫區(qū)內(nèi)的聲學(xué)共振頻率測(cè)量，在295K和797K處所得相對(duì)不確定度分別為2×10^–6和5×10^–6。2020年，楊勝良等[106] 設(shè)計(jì)并搭建了一套基于310S抗氧化合金制圓柱聲學(xué)共鳴腔（圖9（a））的實(shí)用氦氣聲學(xué)溫度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，采用聲波導(dǎo)管和置入特制固定裝置的聲學(xué)傳感器進(jìn)行了488～806K溫區(qū)圓柱共鳴腔內(nèi)氦氣的熱力學(xué)溫度測(cè)量，結(jié)果顯示與參考熱電偶的測(cè)溫結(jié)果之間差異小于1%，溫度測(cè)量的信噪比可滿足需求。2024年，李明達(dá)等[107] 使用一個(gè)焊接有兩根聲波導(dǎo)管的，內(nèi)徑10mm、內(nèi)長(zhǎng)40mm 的高溫合金GH2747制小型化圓柱共鳴腔（圖9（b）），以空氣作為介質(zhì)氣體，測(cè)試了293～782K溫區(qū)之間6個(gè)溫度點(diǎn)共鳴腔的測(cè)溫性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與參考熱電偶之間的相對(duì)偏差小于2%，并獲得了2.93K的不確定度。這些研究無論是更高溫區(qū)的擴(kuò)展，還是小型化的嘗試，都為更高溫度和壓力環(huán)境下聲學(xué)共鳴腔測(cè)溫實(shí)用化的研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)其研究中存在高溫下共振頻率測(cè)量信噪比不高等問題也為后續(xù)的研究提供了優(yōu)化方向。

在原理上，由于輻照不會(huì)改變He、Ar等惰性氣體的性質(zhì)，因此根據(jù)聲學(xué)共鳴腔內(nèi)氣體介質(zhì)聲速來測(cè)量溫度不會(huì)產(chǎn)生由輻照造成的誤差[2]。中國計(jì)量科學(xué)院的研究已經(jīng)證明圓柱聲學(xué)共鳴腔在高溫環(huán)境下的測(cè)溫潛力，通過引入聲波導(dǎo)管，可以使得聲學(xué)傳感器工作在其適用溫區(qū)；通過選擇高溫合金、石墨等耐高溫材料，可以使得共鳴腔在高溫環(huán)境保持形狀穩(wěn)定；通過小型化設(shè)計(jì)，可以縮短共鳴腔內(nèi)氣體達(dá)到熱平衡的時(shí)間，同時(shí)提高腔體安裝和攜帶的便捷性。這些研究推動(dòng)著聲學(xué)共鳴法溫度計(jì)逐步走向核反應(yīng)堆內(nèi)測(cè)量的實(shí)用化。

以第四代核反應(yīng)堆——高溫氣冷堆——為應(yīng)用背景，氣體聲學(xué)共鳴腔在這種特殊的堆型中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楦邷貧饫涠褍?nèi)的工作介質(zhì)是高純單原子惰性氣體——氦氣，從1K至10000K溫度范圍氦氣物理性質(zhì)已由“ab initio”準(zhǔn)確獲得，在高溫高壓輻照環(huán)境條件下，氦氣的物理性質(zhì)一直維持穩(wěn)定。用作聲波導(dǎo)管和共鳴腔的材料可以直接選用反應(yīng)堆內(nèi)部構(gòu)件普遍采用的石墨材料，不需要額外考慮溫度傳感器與反應(yīng)堆內(nèi)部材料的相容性問題。氣體聲學(xué)溫度計(jì)在高溫氣冷堆內(nèi)的應(yīng)用概念圖見圖10，可以用引管將足夠小的聲學(xué)共鳴腔送至高溫氣冷堆側(cè)部反射層的石墨碳磚間的測(cè)點(diǎn)，共鳴腔上軸向中心位置開通孔以使氦氣填充腔體，聲學(xué)傳感器布置于引管的堆外段。

需要注意的是，就目前的測(cè)溫過程而言，與技術(shù)成熟的熱電偶相比，氣體聲學(xué)溫度計(jì)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此主要適用于反應(yīng)堆的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)測(cè)量。由于原理上對(duì)輻照的抗性，氣體聲學(xué)溫度計(jì)更適合為熱電偶等傳統(tǒng)測(cè)溫工具提供長(zhǎng)期原位校準(zhǔn)。另一方面，氦氣聲速較高，高溫下對(duì)應(yīng)的聲學(xué)共振頻率較高，聲波在導(dǎo)管中傳輸經(jīng)歷的衰減嚴(yán)重，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化聲學(xué)傳感器以增強(qiáng)測(cè)量信噪比。

3.4其他原級(jí)溫度計(jì)

近年來，有一些國內(nèi)外的研究者利用熱聲效應(yīng)原理，設(shè)計(jì)出可以應(yīng)用于反應(yīng)堆中溫度測(cè)量的裝置。熱聲效應(yīng)是指具有時(shí)均熱流或時(shí)均功流的流體介質(zhì)在具有溫度差的固體介質(zhì)中產(chǎn)生的熱流和功流與聲流相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。測(cè)溫裝置工作時(shí)通過測(cè)量在諧振區(qū)產(chǎn)生聲波的共振頻率，利用聲速與聲波駐波頻率以及溫度與聲速的關(guān)系，進(jìn)而獲得所測(cè)溫度。

2013年，Ali 等[108] 通過堆外實(shí)驗(yàn)證明熱聲測(cè)溫方法中測(cè)得的聲波共振頻率與氣體的多變系數(shù)和平均分子質(zhì)量之比的平方根直接相關(guān)，能夠計(jì)算出氣體的溫度信息。同時(shí)還指出了熱聲傳感器可以擴(kuò)展應(yīng)用于測(cè)量氣體濕度和燃料孔隙度以及追蹤裂變氣體的演化過程。2015 年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的劉輝等人[109] 基于熱聲效應(yīng)原理發(fā)明了一種用于核反應(yīng)堆非能動(dòng)測(cè)溫的裝置。相比較傳統(tǒng)的熱電偶測(cè)溫，其最大的優(yōu)勢(shì)：一是具有無源性，不需要外部電源的支持，即可持續(xù)穩(wěn)定工作；二是具有非能動(dòng)余熱導(dǎo)出特性，當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生事故造成停堆后，能夠以自然循環(huán)的方式將反應(yīng)堆堆芯的余熱導(dǎo)出反應(yīng)堆外。2018年，中國船舶重工集團(tuán)公司七一九研究所的章先濤等[110] 熱聲式反應(yīng)堆測(cè)溫裝置的基礎(chǔ)上發(fā)明了一種同時(shí)利用熱聲效應(yīng)和熱電效應(yīng)的反應(yīng)堆堆芯溫度測(cè)量裝置。與單獨(dú)利用熱聲效應(yīng)的測(cè)溫裝置的主要不同之處在于，其冷熱端部溫差引起的熱量波動(dòng)最終不是以聲波信號(hào)的方式傳送出來，而是以遠(yuǎn)傳精度和解析精度更高的電信號(hào)形式。

這種基于熱聲效應(yīng)的溫度計(jì)還缺少深入的理論和堆內(nèi)實(shí)驗(yàn)支持，目前還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，研究還無法確定反應(yīng)堆冷卻劑中背景噪聲的絕對(duì)級(jí)和光譜分布的測(cè)量值，也無法確定運(yùn)行中的核反應(yīng)堆的振動(dòng)噪聲等級(jí)和光譜分布的信息。

4總結(jié)與展望

本文綜述了傳統(tǒng)堆用溫度計(jì)和新型溫度計(jì)的工作原理和研究進(jìn)展，對(duì)各種測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行了分析，其中在次級(jí)測(cè)溫技術(shù)部分重點(diǎn)介紹了在更高溫度反應(yīng)堆中應(yīng)用的熱電偶的研究進(jìn)展，以及輻照對(duì)熱電偶的影響研究。熱電偶在核反應(yīng)堆內(nèi)最主要的測(cè)溫工具之一，也是堆內(nèi)應(yīng)用最成熟、最廣泛的測(cè)溫技術(shù)，但面臨著輻照導(dǎo)致熱電勢(shì)與溫度偏離標(biāo)定關(guān)系的問題。通過選用中子截面更小的材料作為熱電偶元件線、定量計(jì)算元素嬗變導(dǎo)致的溫度漂移、探究原位校準(zhǔn)等方法可以減小熱電偶在輻照環(huán)境下的測(cè)溫誤差或者對(duì)熱電偶的讀數(shù)進(jìn)行修正，是未來的研究方向。另一種常見的傳統(tǒng)溫度計(jì)——電阻溫度計(jì)，則因?yàn)槭茌椪沼绊戄^大而較少應(yīng)用于堆內(nèi)強(qiáng)輻照環(huán)境的溫度測(cè)量。FBG式光纖溫度計(jì)隨著對(duì)其穩(wěn)定性和抗輻照性研究的持續(xù)進(jìn)行正展現(xiàn)出越來越大的堆內(nèi)測(cè)溫潛力。原級(jí)測(cè)溫技術(shù)因其原理上體現(xiàn)的抗輻照性而受到研究者的關(guān)注，本文重點(diǎn)介紹了以噪聲溫度計(jì)、氣體聲學(xué)溫度計(jì)為代表的原級(jí)溫度計(jì)研究進(jìn)展。噪聲溫度計(jì)雖然面臨著信號(hào)處理困難、易受電磁干擾、操作復(fù)雜等問題，但隨時(shí)測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，具有較大的應(yīng)用潛力。氣體聲學(xué)溫度計(jì)的研究正向?qū)嵱没l(fā)展，測(cè)量溫區(qū)也拓展到了800K以上，未來持續(xù)提升高溫測(cè)量信噪等問題后有望為反應(yīng)堆內(nèi)穩(wěn)態(tài)環(huán)境下傳統(tǒng)熱電偶提供長(zhǎng)期原位校準(zhǔn)方案。未來，加強(qiáng)對(duì)以熱電偶為代表的次級(jí)溫度計(jì)的原位校準(zhǔn)方法研究具有重要意義；持續(xù)開展原級(jí)測(cè)溫計(jì)在反應(yīng)堆環(huán)境的應(yīng)用研究，尤其是小型化、實(shí)用化、集成化原級(jí)測(cè)溫儀的研制和工程化示范應(yīng)用，可為核反應(yīng)堆的測(cè)溫提供新的思路。