一、引言：中國核電安全新里程與安全新挑戰(zhàn)
中國核電規(guī)模躍居世界第一，裝機(jī)容量突破1.13億千瓦，在建機(jī)組連續(xù)18年全球領(lǐng)先。自主研發(fā)的華龍一號(hào)與國和一號(hào)技術(shù)國際領(lǐng)先，四代核電和小型模塊化堆取得突破，核聚變研究計(jì)劃2027年“點(diǎn)亮第一盞燈”。核能應(yīng)用拓展至供暖供汽，國際出口穩(wěn)步推進(jìn)，為全球能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)中國力量。隨著全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型，核電作為支撐可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正以前所未有的速度普及。然而，給核電核級設(shè)備的安全工作，也帶來了嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。
二、核級超高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的技術(shù)突破
隨著我國核電事業(yè)的快速發(fā)展，對核電站關(guān)鍵設(shè)備的安全性和可靠性提出了更高要求，其中核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的自主化研發(fā)與應(yīng)用顯得尤為迫切。在核電業(yè)主單位的高度重視下，聯(lián)合國內(nèi)知名核電設(shè)計(jì)院以及金天弘科技等高新技術(shù)企業(yè)，經(jīng)過持續(xù)的技術(shù)攻關(guān)和不懈努力，終于成功實(shí)現(xiàn)了核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的國產(chǎn)化突破，并順利應(yīng)用于中國多個(gè)重大核電工程項(xiàng)目。這套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)憑借其超高的測量精度、穩(wěn)定的運(yùn)行表現(xiàn)和智能化的控制能力，在核電站運(yùn)行過程中發(fā)揮了不可替代的重要作用。系統(tǒng)采用先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能算法，能夠以毫秒級的響應(yīng)速度實(shí)時(shí)監(jiān)測核電站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備的壓力參數(shù)，通過高靈敏度的傳感器網(wǎng)絡(luò)捕捉最細(xì)微的壓力變化。當(dāng)監(jiān)測到壓力值超出預(yù)設(shè)安全閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)多級預(yù)警機(jī)制，同時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備參數(shù)，確保核電站核心設(shè)備始終維持在最佳微正壓工作壓力區(qū)間，為核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。
三、核級超高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的核心
核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)采用了先進(jìn)的IP67高等級防護(hù)技術(shù)，能夠抵御核電站內(nèi)復(fù)雜惡劣的環(huán)境影響，如高溫、輻射、潮濕等。其MEMS芯片的高可靠設(shè)計(jì)確保了系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中保持穩(wěn)定可靠的性能，為核電站的安全運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。隨著這一智能傳感系統(tǒng)在核電站中的廣泛應(yīng)用，核電安全水平得到了顯著提升，真正邁入了“全自主”的新時(shí)代。
四、核級指標(biāo)
金天弘科技（北京）有限公司自主研發(fā)的核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)，是一款專為核電行業(yè)設(shè)計(jì)的高端環(huán)境傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能算法，能夠?qū)穗娫O(shè)備工作環(huán)境進(jìn)行全方位、高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
在溫度監(jiān)測方面，系統(tǒng)能夠達(dá)到±0.1℃的超高精度；
在濕度監(jiān)測方面，其測量精度可達(dá)到±1.5%的行業(yè)領(lǐng)先水平；
同時(shí)，系統(tǒng)還具備卓越的壓力監(jiān)測能力，內(nèi)外壓力監(jiān)測的絕對精度在全溫區(qū)達(dá)到±0.01% FS的全球頂尖水準(zhǔn)。
這些突破性的技術(shù)指標(biāo)使得該系統(tǒng)成為核電行業(yè)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的標(biāo)桿產(chǎn)品。憑借如此卓越的監(jiān)測精度，該系統(tǒng)能夠?yàn)楹穗娫O(shè)備提供最可靠的安全保障，確保核電設(shè)備始終在最理想的環(huán)境參數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行�？紤]到核電設(shè)備對環(huán)境管理有著極其嚴(yán)苛的要求，特別是對微正壓環(huán)境的精確控制需求，該智能傳感系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值尤為突出，是保障核電站安全運(yùn)行不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。
五、核級超高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的主要技術(shù)
核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)的核心技術(shù)在于其獨(dú)特的“微正壓”環(huán)境控制機(jī)制。所謂“微正壓”，是指借助精密控制系統(tǒng)，讓設(shè)備或密閉空間內(nèi)部的空氣壓力略高于外部環(huán)境壓力，并且將這種壓力差值嚴(yán)格控制在較小范圍內(nèi)。具體來說，這種正壓差值通常保持在十幾帕斯卡到幾百帕斯卡之間。該區(qū)間經(jīng)過科學(xué)驗(yàn)證，既能有效阻隔外部污染物侵入，又不會(huì)給設(shè)備結(jié)構(gòu)帶來過大負(fù)荷。
實(shí)現(xiàn)這一精準(zhǔn)壓力控制的關(guān)鍵在于采用了高靈敏度的 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）“硅諧振式”壓力傳感器，并配合先進(jìn)的 PID（比例 - 積分 - 微分）閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測壓力變化并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保壓力值始終穩(wěn)定在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。其中，MEMS 硅諧振式傳感器以其極高的測量精度和穩(wěn)定性聞名，能夠檢測到微小的壓力波動(dòng)；而 PID 算法則通過智能計(jì)算快速響應(yīng)這些變化，輸出精確的控制信號(hào)。
特別值得一提的是核級“微正壓”智能傳感技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。該技術(shù)通過構(gòu)建一個(gè)完整的壓力監(jiān)測 - 反饋 - 調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)，持續(xù)維持設(shè)備內(nèi)部穩(wěn)定的微小正壓環(huán)境。其壓力調(diào)控范圍被精確限定在 1 帕斯卡至幾百帕斯卡之間，這一精細(xì)的調(diào)控區(qū)間充分考量了不同應(yīng)用場景的實(shí)際需求。系統(tǒng)采用全國產(chǎn)自主可控的 MEMS 硅諧振式壓力傳感元件，這些元件具備納米級的測量精度和出色的環(huán)境適應(yīng)性。配合智能反饋機(jī)制，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集壓力數(shù)據(jù)，經(jīng)高速運(yùn)算處理后立即輸出調(diào)節(jié)指令，確保設(shè)備在各種工作條件下都能保持最優(yōu)的正壓狀態(tài)。
在技術(shù)指標(biāo)方面，該系統(tǒng)的壓力控制精度可達(dá)小數(shù)點(diǎn)后多位，這種超高精度的控制能力既保證了內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定性，又有效避免了過大壓力可能導(dǎo)致的密封失效或結(jié)構(gòu)變形等安全隱患。在實(shí)際應(yīng)用中，這種精密的壓力控制帶來了多重優(yōu)勢：首先，持續(xù)穩(wěn)定的微正壓環(huán)境能有效阻隔外部灰塵、顆粒物等污染物的侵入；其次，合理的壓力差配合優(yōu)化的氣流組織設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了空間內(nèi)部的高效通風(fēng)換氣；最后，智能化的壓力調(diào)節(jié)還顯著提升了整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率。這些特性共同構(gòu)成了“微正壓”技術(shù)在環(huán)境控制領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢。
六、全自主核級超高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)解決了核電安全哪些問題
1、核電站潮濕凝露的危害及解決方式
在核電環(huán)境中，由于需要靠近海洋以保障安全，其潮濕凝露造成的危害十分嚴(yán)重。它會(huì)使電氣設(shè)備的絕緣性能下降，引發(fā)漏電、短路等故障，嚴(yán)重威脅核電站的電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行。潮濕環(huán)境還會(huì)加速金屬部件的腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備的維護(hù)成本和更換頻率。對于一些高精度的儀器儀表，潮濕凝露可能導(dǎo)致其測量不準(zhǔn)確，影響核電站的正常監(jiān)測和控制。此外，潮濕環(huán)境有利于霉菌等微生物的生長，這些微生物會(huì)破壞設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能，進(jìn)一步影響核電安全。
核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)在解決核電站潮濕凝露危害方面發(fā)揮了重要作用。全自主核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)能夠通過精確控制環(huán)境壓力，有效阻止外界潮濕空氣的進(jìn)入，減少潮濕凝露現(xiàn)象的發(fā)生。系統(tǒng)維持的微正壓環(huán)境可使內(nèi)部空氣形成向外的流動(dòng)趨勢，將可能進(jìn)入的潮濕空氣排出，保持內(nèi)部環(huán)境的干燥。同時(shí)，系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境濕度和壓力變化，一旦發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)潮濕凝露的情況，迅速調(diào)整壓力參數(shù)，確保核電設(shè)備始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境中。這種對潮濕凝露危害的有效防控，大大提高了核電站的安全性和可靠性，降低了因潮濕問題引發(fā)的各種潛在風(fēng)險(xiǎn)。
2、核電站潮灰（潮泥）危害及應(yīng)對策略
核電站潮灰（潮泥）是一種特殊的危害源，它通常由核電站周圍環(huán)境中的灰塵、水汽以及放射性微粒混合而成。這些潮灰具有較強(qiáng)的吸附性和腐蝕性，一旦附著在核電設(shè)備表面，會(huì)對設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。首先，潮灰的堆積會(huì)影響設(shè)備的散熱性能，導(dǎo)致設(shè)備溫度過高，加速設(shè)備老化和損壞。例如，對于一些關(guān)鍵的電子元件和電機(jī)設(shè)備，過高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致其性能下降甚至失效，引發(fā)系統(tǒng)故障。其次，潮灰中的腐蝕性物質(zhì)會(huì)逐漸侵蝕設(shè)備的金屬外殼和內(nèi)部線路，破壞設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性，增加設(shè)備泄漏和故障的風(fēng)險(xiǎn)。而且，潮灰中的放射性微粒如果被吸入人體，會(huì)對工作人員的健康造成極大威脅。
核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)在解決核電站潮灰危害方面發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)通過維持設(shè)備內(nèi)部的微正壓環(huán)境，形成一道有效的物理屏障，阻止潮灰進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。當(dāng)外界潮灰試圖靠近設(shè)備時(shí)，由于內(nèi)部壓力高于外部，空氣會(huì)從設(shè)備內(nèi)部向外流動(dòng)，將潮灰吹散，防止其附著在設(shè)備表面。同時(shí)，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潮灰濃度的變化。如果潮灰濃度接近可能對設(shè)備造成危害的閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整微正壓的壓力值，增強(qiáng)防護(hù)效果。此外，系統(tǒng)還可以與核電站的通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)檢測到潮灰濃度較高時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)加大換氣量，將含有潮灰的空氣排出核電站區(qū)域，進(jìn)一步降低潮灰對設(shè)備和人員的危害。通過這些措施，核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)為核電站設(shè)備抵御潮灰危害提供了可靠的保障，確保了核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3、核電站細(xì)小灰塵顆粒對關(guān)鍵設(shè)備的影響及防護(hù)手段
核電站環(huán)境中細(xì)小灰塵顆粒對極精密設(shè)備運(yùn)行可靠性的影響分析及優(yōu)化解決方案研究。
在核電站運(yùn)行環(huán)境中，空氣中懸浮的微米級細(xì)小灰塵顆粒會(huì)對各類極精密儀器設(shè)備造成顯著影響。這些微小顆粒物可能通過多種途徑進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，在精密機(jī)械部件表面沉積積累，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行精度下降、摩擦損耗加劇、散熱性能降低等一系列可靠性問題。具體表現(xiàn)為：高精度傳感器的測量誤差增大、控制系統(tǒng)的響應(yīng)靈敏度降低、關(guān)鍵部件的使用壽命縮短等。針對這些問題，需要從多維度采取綜合解決方案，包括優(yōu)化設(shè)備密封設(shè)計(jì)、改進(jìn)空氣過濾系統(tǒng)、建立定期清潔維護(hù)制度，以及研發(fā)具有自清潔功能的防護(hù)涂層技術(shù)等，從而有效提升核電站極精密設(shè)備在灰塵環(huán)境中的長期運(yùn)行可靠性。
核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)裝備，在應(yīng)對核電站運(yùn)行環(huán)境中細(xì)小灰塵顆粒危害這一關(guān)鍵問題上發(fā)揮了不可替代的重要作用。該系統(tǒng)通過采用微正壓防護(hù)原理，結(jié)合高精度傳感器陣列和智能算法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并精確識(shí)別核電站內(nèi)部環(huán)境中微米級甚至納米級的灰塵顆粒分布情況。其獨(dú)特的防護(hù)機(jī)制可有效阻止外部污染物進(jìn)入敏感區(qū)域，同時(shí)智能分析功能可對灰塵顆粒的濃度、粒徑分布等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測和預(yù)警，為核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。該系統(tǒng)不僅解決了傳統(tǒng)監(jiān)測手段難以捕捉微小顆粒的難題，還通過智能化數(shù)據(jù)處理大幅提升了核電站環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性和可靠性。
七、未來展望：推動(dòng)中國傳感技術(shù)守護(hù)全球核安全
隨著核電站發(fā)展邁向“極致安全”和“自主可控”，金天弘科技擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)，將持續(xù)深入鉆研傳感器技術(shù)，為全球核電客戶提供更為可靠的核級高精度“微正壓”傳感方案，并與產(chǎn)業(yè)鏈伙伴攜手共進(jìn)，為全球核安全貢獻(xiàn)中國智慧。
金天弘科技全自主-核級高精度“微正壓”智能傳感系統(tǒng)極高的精度處于全球領(lǐng)先地位：
在溫度監(jiān)測方面，系統(tǒng)能夠達(dá)到±0.1℃的超高精度；
在濕度監(jiān)測方面，其測量精度可達(dá)到±1.5%的行業(yè)領(lǐng)先水平；
同時(shí)，系統(tǒng)還具備卓越的壓力監(jiān)測能力，內(nèi)外壓力監(jiān)測的絕對精度在全溫區(qū)達(dá)到±0.01% FS的全球頂尖水準(zhǔn)。
