CN103024952B - 一种具有模拟不同功率分布功能的电加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于反应堆实验研究的具有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其结构包括导热套管，导热套管内设有若干独立的电加热芯块，电加热芯块内部设有电阻丝，电阻丝两端引出一对导线至导热套管外部。本发明所提供的电加热装置十分相似于燃料棒的真实发热机理，可以给出更为接近现实情况的模拟效果。通过对每个电加热芯块的发热功率进行独立控制，能够实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
Description
技术领域
本发明属于用于反应堆实验研究的热态实验模拟装置，具体涉及一种具有模拟不同功率分布功能的电加热装置。
背景技术
燃料棒表面不发生偏离泡核沸腾（DNB），是核电站安全设计过程中需要确保的重要安全限值之一，作为前提条件，需要对各种典型工况下燃料包壳表面的临界热流密度（CHF）进行实验测定。由于核电站运行期间，燃料棒表面往往并非沿轴向均匀发热，而沿燃料棒轴向的功率分布又对DNB现象的产生影响很大，因而必须在实验中实现用电加热的方式模拟反应堆内燃料棒表面功率分布的功能。
相关文献中报道，可以利用内径变化的非均匀厚度电加热管的方式实现这一功能，内径变化的非均匀厚度电加热管结构如图1所示。然而，这种实验方法的局限性在于，由于加热管结构异形，因此其加工困难，而且这种加热管能模拟的功率分布形状被固化，使实验缺乏灵活性。
现实的情况是，在反应堆运行过程中，燃料棒上沿轴向的功率分布，随着燃耗变化，控制棒位置以及工况点差异，呈现着多样的形状特征。因此，需要寻找能够方便模拟更多典型形状功率分布的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够模拟更多典型形状功率分布的电加热装置，从而为核电站安全研究实验验证工作提供更有效的热态实验模拟途径。
本发明的技术方案如下：一种具有模拟不同功率分布功能的电加热装置，包括导热套管，导热套管内设有若干独立的电加热芯块，电加热芯块内部设有电阻丝，电阻丝两端引出一对导线至导热套管外部。
进一步，如上所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其中，所述的若干独立的电加热芯块沿导热套管的轴向均匀排列。
进一步，如上所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其中，在导热套管的两端安装有用于固定电加热芯块和导热套管的相对位置的定位压紧弹簧。
进一步，如上所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其中，所述的电加热芯块的壳体头部设有定位凸缘，用于插入相邻的另一个电加热芯块的尾部腔体内。
进一步，如上所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其中，所述的电加热芯块的壳体内侧设有用于引出所述导线的引槽。
本发明的有益效果如下：本发明采用由离散式加热芯块组成的电加热棒，具有模拟不同功率分布的功能。电加热棒十分相似于燃料棒的真实发热机理，可以给出更为接近现实情况的模拟效果。通过对每个电加热芯块的发热功率进行独立控制，能够实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
附图说明
图1为现有技术中内径变化的非均匀厚度电加热管结构示意图；
图2为本发明的电加热装置结构示意图；
图3为电加热芯块的壳体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明所提供的一种具有模拟不同功率分布功能的电加热装置，主要用于对核反应堆燃料棒的热态实验模拟，如图2所示，该装置由以下部件构成：导热套管1、一系列电加热芯块2及导线。其中，每个电加热芯块2内部均布置有电阻丝3，并向外引出一对导线。在导热套管1的两端安装有用于固定电加热芯块2和导热套管1的相对位置的定位压紧弹簧4。
导热套管1为薄壁结构的无缝金属管，一系列的电加热芯块2沿着导热套管1的轴向均匀排列设置在导热套管1内部，电加热芯块2的直径与导热套管1的内径相近。从每一个电加热芯块引出的一对导线分别与电源装置和控制系统连接。
电加热芯块由金属壳体5（如图3）和多匝电阻丝螺旋线圈装配而成。壳体头部为定位凸缘7，可以插入相邻的另一个芯块的尾部腔体6内，既可以对串形排列的芯块径向定位，又可以顶住腔体内的电阻丝线圈，起到轴向压紧的作用。壳体内侧开有两个引槽8，用于引出与线圈两极相连的导线。
将本装置应用于实验时，需要将每一对导线接入专用接线盒，并与基于计算机控制的电加热棒功率控制系统相连，控制系统会在计算机的控制下，为每一对导线的两端接入指定的电压，使每个电加热芯块按照要求以特定的功率发热。每个芯块的热量通过约束其外的导热套管散发出来，从而实现对燃料棒功率分布的模拟。
本发明提出的对燃料棒的模拟方式，十分相似于燃料棒的真实发热机理，可以给出更为接近现实情况的模拟效果。同时由于每个电加热芯块的发热功率受到计算机的独立控制，因其具有响应迅速，变功率方便的特点，还能实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
此外，由于本发明提出的设备组装方式简单，电加热芯块的可替换性好，也为实验装置的安装、维修提供了便利。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种具有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其特征在于：包括导热套管(1)，导热套管(1)内设有若干独立的电加热芯块(2)，所述的若干独立的电加热芯块(2)沿导热套管(1)的轴向均匀排列，电加热芯块(2)内部设有电阻丝(3)，电阻丝(3)两端引出一对导线至导热套管(1)外部；为每一对导线的两端接入指定的电压，使每个电加热芯块(2)按照要求以特定的功率发热，每个电加热芯块的热量通过约束其外的导热套管(1)散发出来，实现对燃料棒功率分布的模拟。
2.如权利要求1所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其特征在于：在导热套管(1)的两端安装有用于固定电加热芯块(2)和导热套管(1)的相对位置的定位压紧弹簧(4)。
3.如权利要求2所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其特征在于：所述的电加热芯块(2)的壳体(5)头部设有定位凸缘(7)，用于插入相邻的另一个电加热芯块的尾部腔体(6)内。
4.如权利要求3所述的有模拟不同功率分布功能的电加热装置，其特征在于：所述的电加热芯块(2)的壳体(5)内侧设有用于引出所述导线的引槽(8)。
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