[發明專利]一種具有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置

有效

• 申請號: 201210547769.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103024952A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 郭強;王輝;雷寧博;劉建平;張慧敏;孫婧;陳巧艷;楊長江;汪俊;元一單
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: H05B3/02
• 分類號: H05B3/02;G09B23/16
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明屬于用于反應堆實驗研究的熱態實驗模擬裝置，具體涉及一種具有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置。

背景技術

燃料棒表面不發生偏離泡核沸騰（DNB），是核電站安全設計過程中需要確保的重要安全限值之一，作為前提條件，需要對各種典型工況下燃料包殼表面的臨界熱流密度（CHF）進行實驗測定。由于核電站運行期間，燃料棒表面往往并非沿軸向均勻發熱，而沿燃料棒軸向的功率分布又對DNB現象的產生影響很大，因而必須在實驗中實現用電加熱的方式模擬反應堆內燃料棒表面功率分布的功能。

相關文獻中報道，可以利用內徑變化的非均勻厚度電加熱管的方式實現這一功能，內徑變化的非均勻厚度電加熱管結構如圖1所示。然而，這種實驗方法的局限性在于，由于加熱管結構異形，因此其加工困難，而且這種加熱管能模擬的功率分布形狀被固化，使實驗缺乏靈活性。

現實的情況是，在反應堆運行過程中，燃料棒上沿軸向的功率分布，隨著燃耗變化，控制棒位置以及工況點差異，呈現著多樣的形狀特征。因此，需要尋找能夠方便模擬更多典型形狀功率分布的方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種能夠模擬更多典型形狀功率分布的電加熱裝置，從而為核電站安全研究實驗驗證工作提供更有效的熱態實驗模擬途徑。

本發明的技術方案如下：一種具有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，包括導熱套管，導熱套管內設有若干獨立的電加熱芯塊，電加熱芯塊內部設有電阻絲，電阻絲兩端引出一對導線至導熱套管外部。

進一步，如上所述的有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，其中，所述的若干獨立的電加熱芯塊沿導熱套管的軸向均勻排列。

進一步，如上所述的有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，其中，在導熱套管的兩端安裝有用于固定電加熱芯塊和導熱套管的相對位置的定位壓緊彈簧。

進一步，如上所述的有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，其中，所述的電加熱芯塊的殼體頭部設有定位凸緣，用于插入相鄰的另一個電加熱芯塊的尾部腔體內。

進一步，如上所述的有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，其中，所述的電加熱芯塊的殼體內側設有用于引出所述導線的引槽。

本發明的有益效果如下：本發明采用由離散式加熱芯塊組成的電加熱棒，具有模擬不同功率分布的功能。電加熱棒十分相似于燃料棒的真實發熱機理，可以給出更為接近現實情況的模擬效果。通過對每個電加熱芯塊的發熱功率進行獨立控制，能夠實現對現實中燃料棒功率出現各種核反饋現象的精確模擬，從而為強化核反應堆實驗研究手段提供了有利的基礎。

附圖說明

圖1為現有技術中內徑變化的非均勻厚度電加熱管結構示意圖；

圖2為本發明的電加熱裝置結構示意圖；

圖3為電加熱芯塊的殼體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

本發明所提供的一種具有模擬不同功率分布功能的電加熱裝置，主要用于對核反應堆燃料棒的熱態實驗模擬，如圖2所示，該裝置由以下部件構成：導熱套管1、一系列電加熱芯塊2及導線。其中，每個電加熱芯塊2內部均布置有電阻絲3，并向外引出一對導線。在導熱套管1的兩端安裝有用于固定電加熱芯塊2和導熱套管1的相對位置的定位壓緊彈簧4。

導熱套管1為薄壁結構的無縫金屬管，一系列的電加熱芯塊2沿著導熱套管1的軸向均勻排列設置在導熱套管1內部，電加熱芯塊2的直徑與導熱套管1的內徑相近。從每一個電加熱芯塊引出的一對導線分別與電源裝置和控制系統連接。

電加熱芯塊由金屬殼體5（如圖3）和多匝電阻絲螺旋線圈裝配而成。殼體頭部為定位凸緣7，可以插入相鄰的另一個芯塊的尾部腔體6內，既可以對串形排列的芯塊徑向定位，又可以頂住腔體內的電阻絲線圈，起到軸向壓緊的作用。殼體內側開有兩個引槽8，用于引出與線圈兩極相連的導線。

將本裝置應用于實驗時，需要將每一對導線接入專用接線盒，并與基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統相連，控制系統會在計算機的控制下，為每一對導線的兩端接入指定的電壓，使每個電加熱芯塊按照要求以特定的功率發熱。每個芯塊的熱量通過約束其外的導熱套管散發出來，從而實現對燃料棒功率分布的模擬。

本發明提出的對燃料棒的模擬方式，十分相似于燃料棒的真實發熱機理，可以給出更為接近現實情況的模擬效果。同時由于每個電加熱芯塊的發熱功率受到計算機的獨立控制，因其具有響應迅速，變功率方便的特點，還能實現對現實中燃料棒功率出現各種核反饋現象的精確模擬，從而為強化核反應堆實驗研究手段提供了有利的基礎。