核能是我国能源安全战略的重要支撑，发展先进核能的前提和基础是要更准确、更及时、更全面地掌握核反应堆系统和设备运行状态，这依赖“范围更全、测量更准、运行更可靠、使用更经济的先进测量技术”。为解决光学传感温度仪表空间狭小、电磁干扰强等恶劣环境的管道和设备温度监测难题，中国核动力研究设计院积极落实创新成果转化模式，与深圳中核、广东中科传感智慧科技有限公司签订光学传感温度仪表联合研发项目合作协议，以核级温度计为切入点，将解决空间狭小、电磁干扰强等恶劣环境的管道和设备温度监测难题，实现核电厂关键部位温度监测设备的国产化和关键技术自主化。

问题与挑战

核反应堆系统包含大量管道、阀门、泵等设备，其中任何设备发生故障，都会导致整个系统无法正常运行，因此，必然要对该系统关键部件及承压边界的健康状态进行检测，才能保证其安全运行。

为什么核反应堆系统对测量仪表的耐恶劣环境能力、长期工作的稳定性有严苛的要求？一方面，核反应堆系统涉及高辐射、高温、高压、强振动等极端环境；另一方面，核反应堆系统工程的特殊性要求测量仪表应具有数十年连续服役的能力。目前，现有的过程参数测量采用的仪表多为电学类传感器，针对一些特殊的极端环境，例如高温狭小空间，该类传感器存在易受电磁干扰、电缆体积和仪器尺寸较大等缺点。

相比之下，光纤传感器的优势很明显，它表现出天然绝缘、环境耐受力强、结构简单、尺寸小、柔性好、不惧电磁干扰等诸多独特优点，对于核反应堆系统而言，可有效降低仪表占用空间，尤其采用分布式布置方式，可提高测量系统的信息化和智能化水平。因此，振动核辐射极端环境过程参数的测量，与电学传感器相比，光纤传感具有独特优势。

核辐射会对光纤材料结构造成损伤，引起材料的物理化学特性变化，从而增加传输光的损耗、劣化传感性能。因此，要将光纤传感器真正应用在核辐射环境具有极大的挑战。目前核电领域使用的光纤传感器均处于试验状态，精度以及长期稳定性仍存在不足，因此核级光纤传感技术的研发具有较大的挑战，需要重点研发突破。

主要举措

为了充分发挥几家单位的优势，彼此互补、共创共赢，核动力院采取了三大举措。

一是形成合力，引领行业。光纤传感技术作为新一代传感技术，是包括核工业在内的工业智能化的基础，是当前世界各国竞相发展的重要高端技术。光纤传感利用光纤作为传感元件，通过测量光在光纤中传输的特性参数变化来检测和感知外界物理量。核动力院长期跟踪光纤传感技术的发展和应用情况，2024年5月20日，核动力院与中核深圳、广东中科传感智慧科技有限公司签订光纤传感温度仪表联合研发项目合作协议。此次签约旨在为取得国内首个光纤温度测量系统民用核安全级设备许可证和设备制造许可证。在核动力院技术指导、中核深圳的市场转化、中科传感的技术落地协同合作下，科学制定“作战图”，高效运行例会、专题会等工作机制，做到“挂图作战、打表推进、责任到人、落实到位”。

二是模式创新，三方共赢。光纤传感联合研发项目既有技术创新，又有成果转化模式创新。签约三方在合作中发挥各自优势，中核深圳作为市场转化主体，负责样机研发阶段的投资，协助样机研制、取证工作和市场推广；核动力院作为重要需求单位和技术支持单位，负责需求分析、总体方案设计和核级认证技术支持、试验设施投入等；中科传感作为技术发源单位，负责样机研制、验证、取证和产品生产、制造、销售和服务。项目形成的技术成果、知识产权，中核深圳、核动力院、中科传感各占三分之一。在项目启动之初即锁定成果转化路径，中核深圳和核动力院可选择中科传感进行权益许可或作价入股中科传感。核动力院始终将创新科技成果转化模式作为科研工作的核心思想，将单项技术研究与国家层面、行业层面的大需求相结合，通过积极推动成果落地，寻求与地方政府、监管机构、产业链上下游的发展共赢。三方通过联合研发和成果转化，形成良好协同互动，有望打造科技成果转化典型案例。

三是强化协同，打造示范。粤港澳“核创空间”作为科技成果转化的载体发挥了重要的平台作用，内外协同促成项目落地。早在2021年，核动力院与中科传感就推动光纤传感技术和产品在核电领域的核级认证达成合作意向。随后三年时间里，核动力院与中核深圳、中科传感就进一步推进基于光学原理的温度、应变仪表联合研制项目合作进行会谈，就项目研发路线、下步工作安排进行了沟通。三方成立了联合研制项目团队、建立项目推动机制、起草联合研制协议，该项目也成为了核动力院在深圳布局的第一个项目。核动力院发挥项目业主核心牵引作用，提前策划、充分准备，通过正式审评前及过程中与主管部门、审评单位的主动汇报沟通，评估重难点问题，优化资源配置，集中力量高效推进审评问题答复。以光纤传感为示范，核动力院积极构建完善“政策体系、孵化平台、科技成果、金融资本”于一体的“科技成果转化生态系统”，推动该项目成为发展新质生产力的典型案例。

取得成效

核动力院本次光纤传感项目既有技术创新，又有成果转化模式创新，切实增强三方科研协同能力，是落实 “创新科技成果转化模式”的重要举措，取得了三大成效：

一是实现核电厂关键部位温度监测设备的国产化和关键技术自主化。通过三方合作，联合研制基于光学原理的温度仪表、取得核级资质，将在国内首次突破核级光纤传感器、核级光纤解调仪和关键算法等核心技术，将实现温度测量仪表从传统电学技术向光学技术的跨代式发展。

二是探索了多方协同、市场化运作的科技成果转化新机制。通过技术许可或作价入股方式实现成果转化，建立起联合科研、专利共有、收益分享的新机制，创新了项目模式，提升了科研转化效能。

三是模式创新示范意义。核动力院多次参与行业、核电用户单位和集团公司研究讨论，该模式可复制，光纤传感技术可延伸至压力、振动测量等领域，应用场景广泛，后续延伸研发和推广应用有利于助推核电数字化转型和监测技术手段的迭代升级。项目后续将产品产业化，推广应用于石油化工等多种行业，对于引领行业发展具有重要意义。

作者：缪   晖

校对：王博尔

编辑：谌美君

【未经授权，严禁转载！联系电话028-86968276】