反应堆用新型自感式棒位探测器涡流效应分析

来源：核动力工程杂志2024年第1期北京时间：

作者：张艺璇, 徐奇伟, 唐健凯, 刘彦霆, 黄思语, 罗凌雁

单位：1.重庆大学输变电装备技术全国重点实验室，重庆，400044；2.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213；

摘要：目前编码式棒位探测器存在线圈数量多、结构复杂、测量精度粗略、可靠性差等诸多问题，严重阻碍了反应堆小型化的发展。本文提出一种新型自感式棒位探测器，采用四段等长度、A与B组线圈双匝并绕的探测结构，其中两组线圈相互独立，利用线圈电感随驱动杆移动的线性变化来实现连续棒位测量。通过量化驱动杆上的磁趋肤效应，推导基于涡流效应的自感式棒位探测器数学模型；搭建有限元仿真模型验证数学模型的准确性，研究驱动杆温升、探测线圈关键结构参数对探测器测量精度的影响，发现不同温升下线圈电感变化由驱动杆相对磁导率和电导率共同作用，线圈匝数增加有利于提高线圈电感变化量，线圈间距增加使线圈电感灵敏度先增加后减小，结合上述规律优化探测器结构；制造样机完成试验验证，结果表明两组线圈均具有0.14 mH/10 mm的电感分辨率，可实现10 mm的位移辨识精度。本研究可以为自感式棒位探测器在小型核反应堆中的应用提供参考。

关键词：反应堆, 棒位探测器, 涡流效应, 电感解析计算