核能作为重要的清洁能源，其安全运行是关乎国计民生的生命线。核电站系统结构复杂，关键设备长期在高温、高压、高辐照的严苛环境中服役，对结构完整性和状态感知提出了极限要求。传统的有线传感器存在电缆老化、贯穿件风险、安装维护困难等固有缺陷。无源无线应力+温度复合传感器，以其 “无源”（无需电缆与电池）、“无线”（数据传输便捷）、“复合”（应力与温度同步感知）的颠覆性特征，正在为核电站的设备健康管理、延寿评估与安全保障，开辟一条革命性的技术路径。
（无源无线应力+温度复合传感器在核电行业的应用 图源：摄图网）
技术契合性：解决核电监测的独特挑战
核电监测环境具有特殊性：高辐照场、高温高压、一回路水化学环境复杂、安全壳内空间受限、电缆贯穿增加泄漏风险、要求设备超长寿命与极高可靠性。无源无线复合传感器为解决这些挑战提供了全新可能：
本质安全性提升： 无源设计避免了电池在高温或事故工况下的潜在风险（如漏液、爆炸）；无线传输消除了大量电缆贯穿安全壳的需求，从根本上降低了泄漏点，提升了核电站的固有安全性。
环境适应性潜力： 通过耐辐照材料（如蓝宝石、特种陶瓷）封装、耐高温设计（如采用SiC半导体），传感器可望应用于反应堆压力容器、主管道等核心区域，实现传统手段难以企及的在线监测。
超长寿命与免维护： 采用能量收集技术（如振动能、热能、射频能供电），理论上可实现与核电站设计寿命（40-60年甚至更久）同步的免维护运行，极大降低全生命周期内的干预需求和人因风险。
部署灵活与高密度监测： 微型化设计允许在复杂结构、空间受限部位（如螺栓孔内、焊缝附近）密集布设，构建高空间分辨率的应力-温度场感知网络。
在核电行业的关键应用场景
反应堆压力容器（RPV）与堆内构件监测：
辐照脆化与应力监测： 在RPV关键区域（如筒身焊缝、接管嘴）外壁或监测试样上布设耐辐照传感器，长期监测中子辐照引起的材料蠕变、疲劳应力演变，以及压力热循环载荷，为RPV的辐照脆化评估和延寿决策提供直接数据支撑。
温度场映射： 同步监测温度分布，验证热工水力设计与实际状态的符合性，监测可能出现的局部过热现象。
主回路系统管道与设备监测：
管道振动与热疲劳监测： 在主冷却剂管道、蒸汽发生器进出口等部位，监测由流体流动、泵阀启停引起的动态应力，以及启停堆过程中的热应力循环，评估管道系统振动与热疲劳损伤状态，预警潜在裂纹萌生。
设备状态监测： 在主泵、阀门等转动/能动设备的承力壳体上，监测机械应力与轴承温度，实现早期故障预警。
关键螺栓连接与密封结构监测：
螺栓应力松弛监测： 在反应堆压力容器顶盖、主泵法兰、蒸汽发生器人孔等事关核安全的关键螺栓上安装微型传感器，长期、连续、精确地监测预紧力的松弛情况。这是预防重大泄漏事故的至关重要的环节，复合温度监测可有效修正热膨胀带来的测量误差。
安全壳与土木结构监测：
预应力监测： 在安全壳的预应力钢束或混凝土结构关键部位，监测长期使用下预应力的损失及在极端事故载荷下的应力响应。
长期变形与温度监测： 监测安全壳、基础筏板的长期变形趋势及温度场，评估其结构完整性。
乏燃料储运设备监测：
在乏燃料贮存格架、运输容器上监测吊装、运输过程中的冲击应力与环境温度，确保乏燃料组件的结构安全。
（无源无线应力+温度复合传感器在核电行业的应用 图源：摄图网）
无源无线应力+温度复合传感器在核电行业的应用，绝非简单的技术替代，而是一场面向未来核能安全的感知范式变革。它直面核电站监测中最核心的痛点与瓶颈，以其本质安全、长效免维、深度感知的特性，为保障核电站全生命周期的结构完整性与运行安全提供了前所未有的强大工具。尽管前路充满挑战，但其潜在的战略价值巨大。随着技术的成熟与体系的完善，它必将成为新一代核电站数字化、智能化转型的核心基础设施，为全球核能事业的安全、高效、可持续发展奠定坚实的基础。
