雙視紅外熱成像在核工業(yè)中的應(yīng)用

紅外熱成像已廣泛應(yīng)用于核工業(yè)各個組成部分的狀態(tài)監(jiān)視。據(jù)報道，紅外熱成像已成功用于放射性廢液罐，冷卻水泵，渣漿泵，排氣扇和電氣組件（如面板，斷路器，繼電器等）頂部的環(huán)扇軸承和電動機故障的狀態(tài)監(jiān)測。美國的薩凡納河邊核設(shè)施詳細描述了紅外熱成像在美國多個商業(yè)核裝置中的各種應(yīng)用。用大量詳細的案例研究說明了紅外熱成像的應(yīng)用，而這些案例研究了負壓反應(yīng)堆安全系統(tǒng)關(guān)鍵組件中使用的玻璃纖維增強塑料材料，以及較早的加拿大氘鈾中用作密封劑的纖維增強橡膠材料（CANDU）反應(yīng)堆。

目前，已使用紅外熱成像監(jiān)視核電站各個組件的狀態(tài)，例如主變壓器，開關(guān)站，渦輪機建筑物的混凝土墻等。使用紅外熱成像對運行期間重水反應(yīng)堆的燃料通道封閉塞流出的重水泄漏進行早期檢測和狀態(tài)監(jiān)測。使用紅外熱成像可以確定泄漏的位置，并可以在反應(yīng)堆運行期間實時監(jiān)測泄漏狀態(tài)，并得出結(jié)論認為，紅外熱成像可被視為對運行中的核反應(yīng)堆進行狀態(tài)監(jiān)測的有力工具。

在核燃料運輸容器的制造階段，應(yīng)用紅外熱成像實時監(jiān)控鉛屏蔽層的冷卻過程。紅外熱成像已用于采用氨-氫同位素化學(xué)交換過程的重水廠的狀態(tài)監(jiān)測。氨裂化爐管應(yīng)在其設(shè)計的最佳溫度下運行，并且不得超過最高限制993K。這些管的高溫運行可能會導(dǎo)致延展性損失，晶間開裂或蠕變損壞，從而可能導(dǎo)致管子失效，而低溫操作會導(dǎo)致氨氣不完全裂解，從而降低收率。紅外熱成像用于估算餅干管的表面溫度，并可視化顯示作為高度函數(shù)的整個鋼管的熱梯度。

圖為紅外熱成像

國際熱核實驗堆（ITER）的分流器開發(fā)了多重?zé)岢上窦夹g(shù)，用于測量邊緣局部模式（ELM）熱通量的影響，這可能會導(dǎo)致分流器嚴重腐蝕。作者報告說，在等離子體放電和與再沉積有關(guān)的表面問題下的生存能力問題可能會帶來重大的實驗挑戰(zhàn)。在維護停機期間，使用了鎖定式紅外熱成像來對Tore-Supra（TS）環(huán)形泵的受控面向等離子體部件的健康狀況進行監(jiān)控。該技術(shù)已在實驗室條件下成功測試，得出的結(jié)論是，紅外熱成像可被視為檢測耐火裝甲瓷磚和散熱器界面上嚴重缺陷的定性方法。

研究還表明，使用鎖定紅外熱成像方法，在最近的現(xiàn)場運動中可以清楚地識別出一些有缺陷的瓷磚。法國原子能委員會（CEA）開發(fā)了一種稱為站點獲取等特征的瞬態(tài)紅外熱成像技術(shù)（SATIR），用于對聚變反應(yīng)堆中制造的面向等離子體的組件進行狀態(tài)監(jiān)視和質(zhì)量控制。使用SATIR方法來檢查由歐洲工業(yè)制造的ITER垂直組件。紅外熱成像用于研究ITER類廣角紅外和反射光學(xué)診斷中的ELM熱通量相互作用。所獲得的紅外熱圖像表明，主要的等離子體壁相互作用位于偏濾器上，但是在上限和外限幅器上也存在大量的相互作用。使用紅外熱成像對核電廠的各種安全關(guān)鍵系統(tǒng)進行在線監(jiān)視將確保系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，并且在許多情況下可以避免重大的故障和損壞。