CN101836096A - 堆外两相瞬时核热量计 - Google Patents

Abstract

本发明首先涉及一种用于测量电荷(2)的残余能的设备，该设备包括：限定了用于接纳和包含待测电荷的第一容器(4)的装置(4)；在所述第一容器周围限定第二容器(11)的装置(12)；用于在所述第一容器(4)周围施加液体层或潮湿层的装置(6，10)；用于使所述第一容器(4)外部的温度和所述第二容器(11)中的蒸汽的温度和/或压强维持恒定的装置(8，18，20，22)。

Description

堆外两相瞬时核热量计

技术领域

本发明的领域涉及残余电荷能，尤其是核类型残余电荷能的测量。

具体来说，本发明可用来以短响应时间测量核电荷中的能耗，以可选地通过分离γ放射性的测量来监视衰变动力学特性。

本发明应用于所有辐照燃料，或者应用于任何其他电荷，无论是核电荷还是非核电荷。

背景技术

目前，热提取和离子辐射保护系统的大小，尤其是对于辐照燃料，被构建有很大余量，这是由于对残余能，尤其是对关于辐射动力学特性的不确定性缺乏了解。

因此，目前的评估是使用专用预测数字仪器来进行的，该仪器对于不确定性具有很大余量，从而导致笨重且高成本的设备，对于运输来说尤其如此。

核燃料的辐射使原始材料变质为各种不稳定的原子核、放射性同位素，它们在被辐射放射所辐照之后被去激励并消耗能量，消耗取决于燃料的类型和辐照程度，并且对于设计能量疏散系统和可选的辐射保护系统的大小而言，需要以足够百分比的准确度知道被称为残余能的该能量。

取决于辐照监视的质量，在已知辐照的情况下，当前数字仪器达到了百分之十数量级的准确度，准确度相对于与辐照动力学特性相关的不确定性而急剧下降。该下降是极其有害的，对于抗致电离辐射尤其有害。

另外，所使用的数字仪器的结果必须通过与质量测量进行比较来证明合格。

因此，问题在于找到用来进行必待测设备和方法，其准确度优于使用数值计算所获得的准确度。

另一问题涉及测量所必须花费的时段。

在几分钟之后以及在数个月之后，对于相同电荷都需要进行有效的测量，几分钟为需要用来准备测量的时间，在该时间之后，残余能可能仍然较高，例如几百瓦特的数量级，其衰减动力学特性也保持较高，而在数个月之后，残余能就低得多，例如几瓦特的数量级。

经过充分长的时间段，测量范围因此非常广，在一百的数量级上，从而要求使用具有足够准确度的、大动态范围的测量，或者使用几个级联的测量系统，或者可选地使用具有几个功能模式的测量设备，所有功能模式都必须在很长时段(一年)中保持可靠，必要的准确度对于即时残余能是百分之一的数量级。

因此，所述测量设备必须优选地具有短响应时间，为几秒的数量级，并因此必须具有小热惯性。

此外，问题还在于提供设备来根据燃料的类型和辐照类型测量燃料的残余能，以允许其保护系统的大小、复杂性和成本最小化。

已知的热量计有许多种。

在适于封闭系统的“绝热”热量计中，恒温器的温度是通过样品的温度进行伺服控制的，免除了热交换。

在具有不同组件、适于开放系统的“透热热流”热量计中，样品的温度通过低热电阻遵循恒温器的温度(相变热量计归入此类)。

在“透热能量补偿”热量计中，样品的温度是通过恒温器的温度、通过一般为电气的能量补偿而进行伺服控制的，免除了热交换。

在“恒温环境”热量计中(周围恒温)，样品的温度与恒温器的温度之间没有特别的关联，恒温器的温度大部分时间都是恒定的。

文档FR 2170195和FR 2603各自描述了应用流量计方法的设备，即，使用通过热电阻建立的温差来测度热通量。该方法对使用的材料的热性质是非常敏感的，这些性质在时间和空间上也必须是恒定的。该方法对使用的各种接触电阻也是很敏感的，所述各种接触电阻是难以控制的。

发明内容

本发明首先涉及用于测量电荷的残余能的设备，该设备包括：

-限定了用于接纳和包含待测电荷的第一容器的装置，

-在所述第一容器周围限定第二容器的装置，

-用于在所述第一容器周围施加例如厚度小于1毫米或2毫米的液体层或潮湿层的装置，

-用于使所述第一容器外部或所述第二容器中蒸汽的温度和/或压强维持恒定的装置。

利用根据本发明的设备的这种结构，特别的是，能够保证从第一容器的壁并由此从所述液体层或潮湿层到将其与第二容器分离的空间中的径向热传导。

根据本发明的设备的一个实施方式是透热热流型。另一实施方式是带能量补偿的透热型。

所述设备还可以包括用于测量所述限定了第一容器的装置上和/或第二容器中的温度和/或压强的装置。

根据一个特定实施方式，该设备还包括：

-用于在第二容器中使得热传导流体在冷凝回路中循环的装置，

-用于对所述热传导流体的流量进行控制，使得该流量根据所述限定了第一容器的装置上和/或所述第二容器中的温度和/或压强的测量值而在所述回路中改变的装置。

另外，可以提供使进入所述冷凝回路的热传导流体的输入温度维持恒定的装置。

所述设备还可以包括用于在所述冷凝回路的输入与输出端测量热传导流体的输入与输出温度的装置。

根据另一实施方式，根据本发明的设备包括音速喷嘴。其还可以包括要被浸入液相中的电阻。

可以提供用于测量供应到所述电阻的能量的变化的装置。

有利的是，所述设备还可以包括在液相下回收(recycle)所述喷嘴提取的蒸汽的装置。

所述用于施加潮湿层的装置优选地包括纤维性或多孔性材料的片。

根据本发明的设备可以设置有一层或一定体积的液体，所述液体要被供应给在所述第一容器周围施加液体层或潮湿层的装置。总体上讲，液体的体积优选地比所述第二容器的总体积小20％甚至10％。

在所述第一容器周围施加液体层或潮湿层还允许其壁被维持在接近环境温度的温度下，所述环境温度可以是20℃或基本接近于20℃。

最后，由所述第二容器限定的体积优选地被泵取(pumping)，以从所述设备中移除最大量的杂质。

本发明还涉及用于测量电荷的残余能的设备，该设备包括：

-限定了用于接纳和包含待测电荷的第一容器的装置，

-在所述第一容器周围限定第二容器的装置，

-形成要施加于待测电荷上或附近的热交换器的第一装置，

-形成要施加于所述限定了所述第一容器的装置上的热交换器的第二装置。

所述设备还可以包括用于插入待测电荷的管或履层，形成热交换器的所述第一装置被施加于或包含于该管或履层中。

形成热交换器的所述第一和第二装置均可以包括泵、流量计、用于在所述热交换器形成装置中影响(impose)热传导流体的输入温度的装置，以及用于测量所述热传导流体的输入与输出温度的装置。

本发明还涉及一种使用本发明的设备(例如根据上述任意一个实施方式所描述过，或者例如下面更详细描述)来测量电荷的残余能的方法。

本发明因此还涉及一种测量电荷的残余能的方法，该方法包括以下步骤：

-在第一容器中插入待测电荷，该第一容器被包含于第二容器中，

-在所述第一容器周围施加例如厚度小于1毫米或2毫米的液体层或潮湿层，

-使所述第一容器外部或所述第二容器中的蒸汽的温度和/或压强维持为恒定值。

特别的是，在所述第一容器周围存在液体层或潮湿层能够保证从第一容器的壁并由此从所述液体层或潮湿层到将其与第二容器分离开的空间中的径向热传导。

所述方法还可以包括以下步骤：测量所述第一容器上和/或在所述第二容器中的温度和/或压强。

根据一个实施方式，所述方法包括以下步骤：

-在所述第二容器中使热传导流体在冷凝回路内循环，

-根据所述第一容器上或相对所述第一容器和/或在所述第二容器中的温度和/或压强的测量值，使所述冷凝回路中的所述热传导流体的流量发生变化。

所述冷凝回路中的热传导流体的输入温度可以被维持恒定。

有利的是，在所述冷凝回路的输入与输出处，对所述热传导流体的输入与输出温度进行测量。

根据另一实施方式，经由音速喷嘴以恒定流量来提取所述电荷产生的热。

可以由电源对浸入在液相中的电阻供电；然后，对供应到所述电阻的能量的变化进行测量。

本发明还涉及一种测量电荷的残余能的方法，该方法包括以下步骤：

-在第一容器中放置待测电荷，该第一容器被包含在第二容器(container)中，

-在所述待测电荷上或附近施加热传导流体的第一循环，

-在所述限定了所述第一容器的装置上施加热传导流体的第二循环。

根据本发明的一个实施方式，进行以下步骤：

-将核电荷插入密封的吸收屏蔽体中，

-将该组件放置在饱和温度或设定压强的水/蒸汽容器中，

-经由毛细结构，从位于所述容器底部的储备水(reserve)向所述屏蔽体的外表面供应液态水，

-通过蒸发从所述屏蔽体提取热，并通过调节流量以将所述屏蔽体的表面温度维持恒定，通过内部冷凝器的次级流或经由音速喷嘴从所述容器提取热。

所述次级流的焓平衡是即时残余能的映像。

根据本发明的设备或方法所使用的测量技术为量热(calorimetric)型。

利用本发明，可以在大功率范围内以短响应时间来进行准确的测量，并且能够监视任何衰变动力学特性；本发明可以适于任何类型的核电荷(几何学、能量、动力学......)。

附图说明

图1A和1B例示了本发明的第一实施方式，

图2例示了本发明的第二实施方式，

图3例示了本发明的第三实施方式。

具体实施方式

在将被描述的三个实施方式中，电荷2(例如核电荷)被放入在参考文献1下全局指定的测量设备中。所述电荷通常为非常细长的圆柱形竿的形式，对于大约10毫米的直径可能长度为500毫米。其他尺寸也是可能的，在这些情况下设备的大小相应被调适。

其残余能衰变动力学将被测量的电荷2被封装在具有已知几何形状、也被称为屏蔽体的金属外壳4中。优选地，该外壳沿着对称轴XX’延伸。它的形状可以为圆柱形。

屏蔽体4本身被布置在以第一壁12为界的主容器11中，本身被布置在受绝缘层14和热辐射反射体16保护(以防止对设备1的外部辐射)的真空容器13中。壁12也可以将轴XX’作为对称轴。它的形状也可以基本为圆柱形。

对于大约55毫米的直径，该屏蔽体4的长度可以大约为500毫米。它可以是可机加工的钨合金，但是也可以是另一种吸收性材料(例如铅)，单块的或者多层的，用以降低成本。在应用于核燃料的情况下，钨合金是有利的，因为它具有强线性吸收性，从而有可能限制屏蔽体的厚度。另外，其高热导率促成了设备的等温性(isothermy)，使得有可能限制惰性储能。

将参照图1A(侧视图)和1B(沿着平面AA’的剖视图)来描述本发明的第一实施方式。它是透热性热流类型的热量计。

该第一实施方式首先包括与上面刚刚描述的相同的结构。

另外，液面10(优选地为水，但是可以使用诸如氟利昂的另一液体)被设置在屏蔽体4之下，距离屏蔽体4一定距离(数厘米)。在图1A和1B所示的结构中，在设备的任何操作性使用之前在设备的制造过程中(事实上：在容器11中)将该水面添加到所述设备中。另外，容器11先前被置于真空下，以尽可能地移除可能扰乱测量的杂质。设备内部被密封，从而不可能有水分蒸发到设备外部。

一般说来，被置于设备中的液体的量足够润湿装置6(如下所述)但不润湿屏蔽体4。屏蔽体不浸于水中，但在其表面由装置6创建了一层水膜或者液体膜。所述量的液体的体积优选地小于以容器12为界的主容器11的总体积的20％并优选地大于该总体积的1％。原则上来讲，容器11的体积的几个百分比数量级的液体量可能就足够了，但是必须考虑该系统的一些不完善之处，特别是可能并不完善的水平性。由于这个原因，优选是添加多于1％或者数个百分比的液体百分数以确保总是润湿装置6。

运转时，该设备被设置成，使得屏蔽体4的壁，优选地是其对称轴，以及水面的表面基本彼此平行，例如彼此相距距离d，所述距离d在5厘米到10厘米或者20厘米之间。换句话说，该设备，或者说屏蔽体随后被基本水平地设置在支撑体33或者对该设备形成支撑或承载的任何类型的装置上。

装置6将允许水或液体的至少一部分被运送到抵靠屏蔽体4的周边。由屏蔽体所包含的电荷2产生、屏蔽体所释放的热允许抵靠在屏蔽体周边的水的至少部分蒸发。

这些装置6形成了例如在屏蔽体4周围的毛细结构或者在该屏蔽体周围的毛细表层。所述结构可以按照对于要提取的最大能来说足够的流量向该屏蔽体的外表面供应水(例如对于300W的最大能，大约0.12g/s的水被泵送并分布在屏蔽体4周围的表面上)。这些装置6例如包括纤维性或多孔性或粗糙材料层，该层被设置为首先与位于储备池底部的储备水10接触(它浸在水中，参见图1B)，然后被屏蔽体4的侧壁(或者至少屏蔽体的与对称轴XX’平行的壁)包裹。还可能使用由泵供应的液体回路，但是泵在设备中的存在将向设备本身贡献能量，并且将扰乱它期望进行的、需要非常精确的测量。

这样，就在屏蔽体4周围创建了厚度为数毫米或亚毫米的水或者湿气层。该层的厚度例如小于1毫米或者2毫米。

通过这个结构，有可能获得从屏蔽体4向将其与壁12分离开的空间进行的径向热传导。

因此，形成在第一容器周围的液膜使得屏蔽体4的表面温度能够受到蒸发的影响，并且几乎不对局部热通量敏感，这与大量水存在于屏蔽体4周围相反，其即使在调节温度下也不能在没有较大温差的情况下提取大的热通量。在根据本发明的设备中，屏蔽体4表面上的该均匀温度使得能够获得较短的响应时间和屏蔽体中的较低能储γ，而不管其借助于专门径向的热传导(因此在短的长度上)所导致的较高热惯性。

优选地，屏蔽体的表面温度被置于非常接近于环境温度的值，亦即在18℃和20℃之间(或者甚至该范围外)的温度，这能够强烈地限制热损失。另一方面，体积11中的温度可以相对于环境温度而改变。这样就有可能纠正热平衡以考虑这些条件。

这样，就形成了一种第二等温容器，具体来说，其通过将其温度调节为环境温度也能够限制热损失。

体积11中占优势的压强随后被该体积中液体的填充液面和温度所固定。

根据本发明，在屏蔽体4周围使液膜蒸发是非常有利的，特别是与涉及将屏蔽体4浸没在液体中的技术相比较，在该技术中较低的工作压强导致非常大量的液体和蒸汽混合物(膨胀水平)。

在屏蔽体4的顶部设置有冷凝器形成装置8，热传导流体可以在该装置中循环。这些冷凝器装置，例如热传导流体的循环回路，将允许容器中如上面说明的那样已经蒸发的、以蒸汽形式存在的水发生冷凝。

在这些冷凝器装置中，热传导流体将以例如每秒几分之一克和大约每秒10克之间的流量进行循环。

该冷凝器8的表面以及热传导流体的最大流量适合于在通过低温恒温器所施加的热传导流体的输入温度下提取最大能。

根据一个优选实施方式，冷凝器8表面尺寸过大使得热传导流体的输出温度能够维持在接近于容器11中饱和温度的值。

优选地，热传导流体进入冷凝器装置8时的温度和它离开这些冷凝器装置时的温度之间的差降低到与其测量精确度兼容的最小值。通常，使用时，装置或者回路8中流体的输入温度与其输出温度之间的差大约为10℃。

因此，通过冷凝器的辅助液体流从容器11提取出热能，所述冷凝器的焓流是即时残余能的映像。

冷凝之后，水将在重力作用下降落到储备池的底部，这将使维持基本恒定的水位10成为可能。容器内部被设计为使得水不直接降落在屏蔽体上而是降落到液体底部10中。

可以使用布置在该主容器中的温度传感器和/或压强传感器来进行对主容器11中大气的温度和/或压强的测量的至少一项。

然而，为了更好的精确度，优选的是直接测量屏蔽体4的壁上的温度。在这种情况下，温度探针17被施加到这些壁上。该探针优选的是具有1/100℃精确度的铂探针。

关于温度和/或压强的数据，例如探针17给出的温度数据，被发送给控制装置19，所述控制装置19控制位于设备1外部的泵18(例如变速正排量泵)。根据一个实例，泵由高频步进马达来驱动。

泵18被用来调节在冷凝器装置8中循环的热传导流体的流量，以使所测温度和/或压强维持恒定。热传导流体的循环回路还包括流量计、将热传导流体的输入温度施加到冷凝器装置8中的低温恒温器30，以及用于在冷凝器输入和输出端测温的装置32。优选地，所述流量计是“科里奥利”型的。

关于探针17的实例，该探针与流量调节装置一起能够将屏蔽体的壁维持等温并为恒温。体积11中的温度测量或者压强测量将导致维持这些参数在测量期间恒定。

在容器11内部或者容器4的壁上测得的温度和/或压强的值是这样的，即，使得围绕屏蔽体4的大气被维持在数十毫巴(例如26毫巴)数量级的低压，从而水10能够在低温或者例如基本为22℃或低于30℃的环境温度下沸腾。

将容器11的温度条件调整到接近于环境温度的值还能够将热损失最小化。

通过对屏蔽体的壁使用导热材料，并且通过调节或者控制屏蔽体4的表面温度或容器11中的温度和/或压强，借助于屏蔽体4表面的等温性使惯性储能最小化，该调节或控制是借助于冷凝器8中热传导流体的次级流而获得的。

对于直径为10毫米长度为500毫米、最大功率260W且最小功率4W的圆柱形核电荷而言，该设备对于1％衰变保证了30秒的最少时间，以及在六个月的整个测量范围内对即时残余能的评估为小于1％。另外，所述设备的响应时间非常短，小于20秒或小于10秒。该响应时间对应于测量在设备内部几乎即时发生(阶跃函数)的某个功率变化所需的时间。

在该实施例中，要置于体积11中的水的最小量大约为该体积11的1％。该体积约为4升，因此液体的最小体积约为40立方厘米，使得有可能润湿毛细系统6而不润湿屏蔽体4。为了补偿所有水平性缺陷，在该实施例中选择添加大于1％的百分数的液体，即大约300立方厘米的液体。环境温度在20℃的数量级，因为壁4的温度被维持得尽可能接近环境温度，所以以容器11为界的体积中占优势的所得压强大约为绝对20毫巴。对于热平衡，我们认为该实施例中的热损失在85mW/K的数量级。

一般说来，使用根据本发明的设备，有可能通过热传导流体的流量来测量系统的热平衡。待测功率直接与热传导流体的流量、其在冷凝器装置8中的输入温度以及其从这些装置8的输出温度相关。因为这两个温度或多或少维持恒定并且被测量，所以还需测量流量来获得电荷2的残余能。

可以通过计算装置(图中未示出)来应用的数据处理的一个实例如下：

-考虑传感器的传递函数将测得的电气幅值(温度，流量)转换为代表性物理幅值，

-可选地，对相干性准则(例如冗余性)进行控制，

-使用冷凝器中的次级流的焓平衡，包括热损失和惯性储能，以及相关联不可靠性的传播，来评估即时的残余能。

在该设备中，通过冷凝器8的次级流的大量流动来提取电荷的残余能。热传导流体的输入温度可以通过低温恒温器而维持恒定；因此可以对热传导流体的流量进行调节，以使容器11中或屏蔽体4壁上温度和/或压强维持恒定。

使用该实施方式，有可能测量残余能的全部贡献，不管是放射线α和β的贡献还是γ放射线的贡献。

本发明的另一实施方式在图2中示出。它涉及一种带功率补偿的透热型热量计。

与图1A中相同的数字标号指代相同或类似的部件。

因此，除屏蔽体或屏蔽体4之外，还存在允许在屏蔽体周围形成湿气层的毛细结构6，以及水面或液面10。上面已经注明的内容尤其适用于该湿气层(功能、厚度、体积为容器11体积的某个百分数)，适用于毛细结构6，以及适用于还存在的液面10。在用水填充之前，在该设备中建立了真空。

同样，运转中，该设备被设置成，使得屏蔽体4的壁和水面的表面彼此基本平行，分开例如5厘米到10厘米或20厘米之间的距离。换句话说，随后该设备被基本水平设置在支承形成装置33上。

在该实施方式中，是以恒定的全局功率进行测量的。

该设备包括将被用来以恒定流量提取热的音速喷嘴20。所述热事实上是通过喷嘴20借助于蒸汽质量流而提取的。

所提取的热在恒定提取功率下被校准为略大于最大残余能。

借助于由于浸没于液相10中的补偿电阻22所消耗的功率而附带产生的蒸汽，容器12内部的压强在残余能衰变期间保持恒定。电荷2的即时残余能是喷嘴与补偿电阻的恒定焓功率之差。作为变形，还可设法使用探针(比如上面已经描述的探针17)使容器11中蒸汽的温度维持恒定，或者使屏蔽体4的温度维持恒定。然而，更实际的是在容器11中以恒压进行工作。

功率变化通过电压或者电流调节装置29被供应到补偿电阻22，所述电压或者电流调节装置29本身受到保持恒定的两相容器的压强的控制。在容器中通过传感器40来测量压强，并且功率的变化带来了对于给定容器压强电荷2的功率变化。关键性喷嘴20提供了通过校准已知的质量流，因此提供了焓功率Pe(质量流Dm与蒸发的潜热Cv的乘积)，并且残余能等于喷嘴的焓功率Pe减去补偿电阻22的电功率Pél。

同样，对测量数据的处理可以由图中未示出的计算装置来进行。

所述装置可被用于按照在上面给出的指示来计算残余能Pr：

Pr＝Pe-Pél

Pe＝Dm×Cv

对于较低的总能耗、较低的残余能或者较短的时间，该实施方式可能损失了以调适的初始潮湿率起作用的水。

对于较高的总能耗，喷嘴20提取的蒸汽可以在水中回收并且重新注入液相10。例如，所述蒸汽在外部低温恒温器中冷凝并且通过在重力作用下注射在设备底部来重新供应容器12的水储量10。换句话说，在该实施方式中，蒸汽是从所述设备提取的，但是可以在设备外部被冷凝(参见图2中的箭头21)，并且重新注入设备中。

该特性，尤其是该响应时间和精确度与上面已经指出的一样。

图3中例示了本发明的另一实施方式。与前面的图中相同的标号指代等同或类似的部分。

为了防电离辐射，评估γ辐射对残余能的贡献可能是有利的。

该测量设备可以通过使用两个系统18、28被相应调适为从主容器提取功率，所述两个系统中的一个针对竿2中或者直接围绕其消耗的功率，而另一个在屏蔽体4中。轴(例如图1A中轴XX’)周围的优选对称特性照旧有效。具体来说，屏蔽体4本身优选地具有柱形对称。

热传导流体在这些交换器的每个中循环。

根据一个实施方式，对于每个交换器，测量热传导流体的输入温度与输出温度并使其保持恒定，并且对每个液体的流量进行调节。换句话说，每个交换器的流体循环回路都包括对流体流量进行调节的泵、流量计、用于施加测量设备中流体输入温度的低温恒温器，以及交换器输入与输出之间的温度测量装置。

根据第一交换器18中热传导流体质量流的变化得到了电荷2的残余能变化。

根据第二交换器28中热传导流体质量流的变化可以获得由于γ幅射造成的电荷2的残余能该部分的变化。

因此可以为每个交换器提供用于测量质量流的装置。

在某些情况下，由于实用和安全的原因，特别是如果电荷为核燃料类型，则交换器18不是直接应用到电荷2，而是应用到管或履层3上或中，电荷在所述管或履层3中滑入就位。管或履层的一个壁或多个壁因此尽可能靠近电荷。

交换器18被用来测量α和β放射性的残余能，而交换器28被用来测量残余γ能。这两种能等于相应热传导流体的质量流乘以输出和输入之间水的焓差的积。

同样，对测量数据的处理可以由图中未示出的计算装置来进行。

所述装置允许根据在上面给出的指示来计算残余能，首先计算α和β放射性的残余能，其次计算γ放射性的残余能。

进行了测量和仿真：

-热损失：

本发明的设备被设计成通过其在接近于环境温度下起作用，并且通过使用高效热防护的具有多层反辐射屏蔽体、聚氨酯绝缘和反射环境光的屏蔽体的真空容器来实现最小的热损失。尽管如此，因为待测功率可能相对较低，所以设法表征热损失以允许对功率的精确评估。

使用核电荷的电仿真仪，图1A和1B中示出类型的设备被设定为在断电时在相对于环境温度+5℃和-5℃的调节温度下稳定运行，测量屏蔽体的温度几个小时，以监视其向环境温度的发展并且定义其到平衡的特征时间由此来定义它的热损失。

测量表明与屏蔽体温度T有关的数据可以被表示为：

(T-T_∞)/(T₀-T_∞)＝e^-α*t

α是当量热传导与设备的已知惯量的比率(7kJ/K)，其导致符合预测的80mW/K的全局热损失。

-能量的测量：

因为设备被设计为测量260到4.5W的残余能，所以用图1A和1B中示出类型的设备进行测试，将核电荷的电仿真器用于在整个范围内变化的稳定能量，将冷凝器8的次级流的焓能与仿真器的电能进行比较。结果表明在考虑热损失之后，结果仍然保持与预期准确度可比的准确度(+/-1％)。

符合本发明的设备具有较短的响应时间，数量级为10秒或更小。另外，保证了1％或更少的良好准确度。最后，本发明的设备可以在宽广的测量动态范围内工作，该动态范围在最高能量与最低能量之间的比为100。

由于其热损失低，根据本发明的设备还适于测量数量级为4W的待测最低功率。

Claims (24)

1.一种用于测量电荷(2)的残余能的设备，该设备包括：

-限定了用于接纳和收容待测电荷的第一容器(4)的装置(4)，

-在所述第一容器周围限定第二容器(11)的装置(12)，

-用于在所述第一容器(4)周围施加液体层或潮湿层的装置(6，10)，

-用于使所述第一容器(4)外部的温度和所述第二容器(11)中的蒸汽的温度和/或压强维持恒定的装置(8，18，20，22)。

2.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：用于测量限定了第一容器(4)的所述装置(4)上和/或第二容器(11)中的温度和/或压强的装置(17)。

3.根据权利要求2所述的设备，该设备包括：

-用于在第二容器(11)中使得热传导流体在冷凝回路(8)中循环的装置(8，18)，

-用于对所述热传导流体的流量进行控制，从而使该流量根据限定了第一容器(4)的所述装置(4)上和/或所述第二容器(11)中的温度和/或压强的测量值而在所述回路中改变的装置(19)。

4.根据权利要求3所述的设备，该设备还包括：使所述冷凝回路(8)中的热传导流体的输入温度维持恒定的装置。

5.根据权利要求3或4所述的设备，该设备包括：用于在所述冷凝回路的输入与输出处测量热传导流体的输入与输出温度的装置(32，34)。

6.根据权利要求1所述的设备，该设备包括音速喷嘴(20)。

7.根据权利要求6所述的设备，该设备还包括：要被浸入液相(10)中的电阻(22)。

8.根据权利要求7所述的设备，该设备还包括：用于测量供应到所述电阻(22)的功率的变化的装置。

9.根据权利要求7或8所述的设备，该设备还包括：用于在液相下回收所述喷嘴(20)提取的蒸汽的装置(21)。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的设备，其中，用于施加潮湿层的装置包括纤维性或多孔性或粗糙的材料的片。

11.根据权利要求1到10中任一项所述的设备，其中，所述第二容器包括流体(10)，所述流体(10)的体积比该第二容器的体积小20％。

12.一种用于测量电荷(2)的残余能的设备，该设备包括：

-限定了用于接纳和收容待测电荷的第一容器(4)的装置(4)，

-在所述第一容器周围限定第二容器(11)的装置(12)，

-形成要施加于待测电荷(2)上或附近的热交换器的第一装置(18)，

-形成要施加于限定了所述第一容器(4)的装置上的热交换器的第二装置(28)。

13.根据权利要求12所述的设备，该设备还包括用于插入所述待测电荷(2)的管或履层(3)，第一热交换器形成装置被施加于或包含于该管或履层中。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，第一和第二热交换器形成装置中的每一个都包括泵、流量计、用于影响进入所述热交换器形成装置的热传导流体的输入温度的装置，以及用于测量所述热传导流体的输入与输出温度的装置。

15.根据权利要求1到14中任一项所述的设备，其中，限定所述第一容器(4)的所述第一装置为钨或铅。

16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，该设备还包括绝热层(14)和热辐射反射体(16)。

17.一种用于测量电荷(2)的残余能的方法，该方法包括以下步骤：

-在第一容器(4)中放置待测电荷(2)，该第一容器被包含于第二容器(11)中，

-在所述第一容器(4)周围施加液体层或潮湿层，

-使所述第一容器(4)外部或所述第二容器(11)中的蒸汽的温度和/或压强维持为恒定值。

18.根据权利要求17所述的方法，该方法还包括以下步骤：测量所述第一容器(4)上和/或所述第二容器(11)中的温度和/或压强。

19.根据权利要求18所述的方法，该方法包括以下步骤：

-在所述第二容器(11)中使热传导流体在冷凝回路(8)内循环，

-根据所述第一容器(4)上和/或所述第二容器(11)中的温度和/或压强的测量值，改变所述冷凝回路中的所述热传导流体的流量。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，进入所述冷凝回路(8)的所述热传导流体的输入温度保持恒定。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，在所述冷凝回路的输入与输出处测量所述热传导流体的输入与输出温度。

22.根据权利要求17所述的方法，该方法包括音速喷嘴(20)，通过该音速喷嘴(20)以恒定流量来提取由所述电荷产生的热。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，由电源供电的电阻(22)被浸入在液相(10)中，并且其中，对供应给所述电阻(22)的功率的变化进行测量。

24.一种用于测量电荷(2)的残余能的方法，该方法包括以下步骤：

-在第一容器(4)中放置待测电荷(2)，该第一容器被包含在第二容器(11)中，

-在所述待测电荷(2)上或附近施加热传导流体的第一循环，

-在限定了所述第一容器(4)的装置上施加热传导流体的第二循环。

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