适用于钠冷快堆检测的超声波导杆仿真研究

袁天戈　杨建伟　刘铱

【摘 要】采用有限元仿真的方法，针对适用于钠冷快堆堆内高温环境的超声波导杆的声波传播特性进行了仿真研究，分析了不锈钢超声波导杆中尾随脉冲出现的原因，并针对这一现象，分别对高温下的圆柱形、单锥形、双锥形超声波导杆进行仿真研究，实验结果表明，高温环境有利于波导杆噪声的抑制，单、双锥形超声波导杆对于噪声的抑制具有显著的效果。

【关键词】超声检测；钠冷快堆；钠下成像；波导杆；软件仿真

中图分类号： TL364.4 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）08-0114-004

Simmulations of Ultrasonic Waveguide Transducer for The Under-sodium Viewing in SFR

YUAN Tian-ge YANG Jian-wei LIU Yi

（China Institute of Atomic Energy，Beijing 102413，China）

【Abstract】Study on the acoustic propagation characteriatics of ultrasonic waveguide transducer which applicable to the high temperature environment in soudium-cooled fast reactor by using finite element simulation.Analyze the reason of the following pulse in stainless steel ultrasonic waveguide transducer.And in response to this phenomenon，we conduct some cimulation studies on cylindrical，single cone and double cone ultrasonic waveguide transducer in high temperature environment respectively.The results show that the high temperature environment helps the suppress noise and the single cone and double cone ultrasonic waveguide transducer have a signicicant effect on suppressing the noise.

【Key words】Ultrasonic testing； Sodium-cooled fast reactor； Under-sodium viewing； Ultrasonic Waveguide Transducer；Software simulation

钠冷快堆使用液态金属钠作为导热剂，其内部钠环境非常复杂，高温高辐射高腐蚀环境与钠的光学不透过性使得传统的检测手段（比如压水堆使用的水下工业电视技术）无法对堆内状况进行有效的在线检测。除了超声波，目前并没有发现其他物理手段可以对钠冷快堆内被不透明的高温钠淹没部分进行检查。

为了保证超声传感器在钠冷快堆堆内的复杂环境下正常工作，需要在液态钠和超声探头之间耦合一根超声波导杆作为温度、辐射与腐蚀的缓冲杆。当使用回波脉冲法对钠下被检物进行检测时，超声波导杆的一端伸入高温的液态钠中与液态钠耦合，另一端与超声传感器耦合并使用风冷降温保证传感器的工作温度。超声传感器发射的超声脉冲经过超声波导杆进入液态钠然后被液态钠中的被检测物反射回到超声波导杆被另一端的超声传感器接收。……