[發明專利]一種用于凍融閥放料的中頻感應線圈及其使用方法

在審

• 申請號: 202110940905.7
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113747623A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 裴廣慶;陳樹彬;凡思軍;唐景平;錢敏;鄒兆松;薛天鋒;胡麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H05B6/44
• 分類號: H05B6/44;H05B6/40;H05B6/36;H05B6/06
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明涉及核廢料玻璃固化領域，具體涉及一種新型中頻感應線圈及其使用方法。中頻感應線圈分為直筒型和紡錘型；直筒型線圈設置上段、中段和下段，上段和下段銅管間距小于中段；紡錘型線圈設置上段、中段和下段，上段和下段銅管直徑小于中段。這兩種線圈結構，結合底部水冷閘閥，實現溫度梯度可控，放料啟動和停止操作簡單，可有效避免漏料管內玻璃析晶和底部玻璃拉絲，適合長期服役。

技術領域

本發明涉及核廢料玻璃固化領域，具體涉及一種用于凍融閥放料的中頻感應線圈及其使用方法。

背景技術

中頻感應加熱電源的主要工作原理是通過整流二極管將三相輸入電壓整流為直流，然后通過交流接觸器連接至逆變，最后通過IGBT全橋逆變為中頻交流電壓輸出至變壓器，再將交流電輸出至感應線圈，在金屬材料(漏料管)上產生感應電流。因此，漏料管既是發熱體，也是高溫熔體的流經通道。

中國原子能科學研究院公開了一種用于冷坩堝的高溫熔體中頻感應加熱卸料裝置(CN201610478762.1)，該結構相對簡單，但不利于漏料口附近玻璃的清空，容易產生玻璃拉絲，影響高放射性環境使用的可靠性。

日本Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu公開了一種冷坩堝凍融閥結構(US1984/4460398)，該凍融閥采用雙中頻感應加熱，可實現放料、關閉操作的精準控制。同時，放料關閉前殘留在漏料口附近的玻璃在下中頻加熱繼續加熱后，可以完成清空操作，這樣可以避免高放射性玻璃拉絲。但該結構相對復雜，不利于遠程拆裝和維修。

同時，如何控制漏料管縱向溫度梯度，是不造成玻璃析晶、完成重復放料的重要參數，以上專利都未涉及。

發明內容

為克服現有漏料管中頻感應加熱的不足，本發明公開了一種可適用于凍融閥放料的中頻感應線圈及其使用方法。

一種用于凍融閥放料的中頻感應線圈，包括漏料管和纏繞在該漏料管上的感應線圈，其特點征在于：所述的感應線圈由上到下依次分為上段、中段和下段；

設所述的上段和下段的線圈間距I，線圈直徑d，所述的中段的線圈間距L，線圈直徑D，則滿足以下條件：

lL或者dD。

所述線圈上段，貼近坩堝底，放料時(感應加熱時)此處漏料管的溫度應高于玻璃的液相溫度T_L，但不應超過漏料管的長期可靠工作溫度，一般為1050℃以下，最佳為1000℃以下。

進一步的，所述線圈中段，為線圈的中心部位，放料開始時此處漏料管的溫度相對較低，但隨著時間的推移，由于漏料管的熱傳遞作用，會逐漸接近上段溫度。在放料結束后，此處的溫度會快速下降，高溫玻璃的粘度迅速升高，實現堵料。

進一步的，所述線圈下段，為線圈的最下部，靠近漏料管的出料口附近。在放料結束前，將緩慢降低線圈的加熱功率，此處的溫度會下降，但仍高于玻璃的析晶上限溫度，可以將此處的高溫玻璃清空，避免玻璃拉絲。

進一步的，所述線圈下段，以漏料管漏出1～3cm為最佳。漏出太多，由于出料口的快速散熱，此處的溫度低于線圈覆蓋漏料管處，若長期低于玻璃的液相溫度，會造成玻璃析晶，多次放料后會堵塞漏料口，造成放料失敗。

進一步的，所述直筒型線圈中段的線圈間距L與上段和下段的線圈間距l的比例L/l等于1.1～3，最佳為1.5～2。比例太大，漏料管的溫度梯度大，不易控制漏料，不易實現放料時的析晶溫度控制；比例太小，漏料管的溫度梯度小，不能實現放料時的快速堵料和玻璃拉絲。

所述紡錘型線圈中段的線圈直徑D與上段和下段的線圈直徑d的比例D/d等于1.1～1.5，最佳為1.2～1.3。比例太大，漏料管的溫度梯度大，不易控制漏料，不易實現放料時的析晶溫度控制；比例太小，漏料管的溫度梯度小，不能實現放料時的快速堵料和玻璃拉絲。