核能与核技术的开发利用产生了越来越多的具有强烈放射性的核废物,如何安全、永久地处置数量庞大的核废物是目前核科学、地质学、环境科学等领域的一个重大课题。目前国际上公认的最安全可行的核废物处置方式是地质处置,但是这种方式仍然存在着放射性泄漏的风险。为降低这种风险,保障处置库的长期、安全运行,必须对处置库的近场相关参数进行监测,而其中最重要的监测参数是近场的温度。整个近场温度的监测数据可以用于评估处置库的安全状态,而局部点的温度异常还可以判断核废料泄漏与否。就监测技术而言,传统的温度场监测方法存在工作量大、易漏检、易受辐射干扰、耐久性差等缺点,亟需利用新技术对核废物处置库的温度场进行监测。本课题依据核废物处置库温度场的自身特点,基于拉曼光时域反射技术(ROTDR)提出了核废物处置库近场温度的分布式监测方法,研制了一套用于核废物处置库近场温度监测的光纤传感系统。它完全克服了传统温度场监测方法难以进行全方位连续监测的缺陷,并具有抗辐射干扰,耐久性好,施工便捷等优点。本文主要进行了以下几方面的工作:(1)阐述了ROTDR基本原理及关键技术,包括Raman散射感温效应、OTDR技术以及光纤温度解调方法;对比传统温度场监测方法,设计了用于核废物处置库近场温度监测的光纤传感监测模型,分析了系统中的几个关键指标及其影响因素。(2)完成了基于ROTDR的光纤温度传感系统的硬件设计,包括脉冲光源、WDM、APD与放大器以及双通道高速数据采集系统;完成了相关温度解调算法的设计,包括信号的去噪、衰减补偿以及温度的定标。(3)搭建了完整的系统,完成了系统中的信号去噪、衰减补偿和温度定标实验,并采取模拟实验的方法对系统的性能指标进行了测试。测试结果表明:系统的指标达到空间分辨率2m,测温精度±1℃,测温距离2km,系统能对局部温度异常点进行准确定位。本文的创新与价值之处在于:(1)针对核废物处置库温度场的监测问题,运用专业技术,研制了基于ROTDR的光纤温度传感系统,对整个处置库温度场及温度异常部位进行实时监测,为核废物处置库的安全状态评估和科学研究提供了基础数据,具有很强的现实性和实用性。(2)基于ROTDR的光纤温度传感系统具有传统温度场监测方法不具备的优越性,可以应用到其他灾害监测领域,能够在一定程度上解决交叉学科的问题,具有一定的科学价值。