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用于加热液体的电加热装置、用于生产该电加热装置的方法以及该电加热装置在核燃料棒的电气仿真中的使用.pdf

  • 上传人：000****221
  • 文档编号：4929688
  • 上传时间：2018-11-30
  • 格式：PDF
  • 页数：13
  • 大小：1.21MB
    • 摘要
    申请专利号：

    CN201280034776.4

    		 申请日：

    2012.05.16
    公开号：

    CN103650060A

    		 公开日：

    2014.03.19
    当前法律状态：

    授权

    		 有效性：

    有权
    法律详情：

    登录超时
    IPC分类号：

    G21C17/06; G21C19/08; G21C21/02; H05B3/44; H05B3/78; F24H1/20; G21C17/00

    		 主分类号：

    G21C17/06
    申请人：

    原子能与替代能源委员会
    发明人：

    吕克·格罗·达永; 热罗·屈比佐勒
    地址：

    法国巴黎
    优先权：

    2011.05.18 FR 1154336
    专利代理机构：

    北京品源专利代理有限公司 11332

    		 代理人：

    杨生平;钟锦舜
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    内容摘要

    本发明涉及用于具有高热流的液体（Liq）的电加热的装置（1），根据该装置（1），管状形式并且利用直流电供电的电阻器（2）可以通过利用直接机械接触来包围电阻器的电绝缘并且导热的中间元件（6、22）借由传导来间接加热流体，由意图至少在其长度的大部分上被浸没在将要被加热的液体中的包壳（7）封罩包括管状电阻器和中间元件的组件。优选的应用是意图被组装在PRW以及RNR-Ra型动力反应堆中的核燃料棒的电气仿真。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于液体（Liq）的电加热的装置（1），其特征在于包括：
    –第一管子（2），其中，所述第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    –两个电连接器（30、31），其中，每个所述电连接器安装在所述电阻器的一个末端中，所述电连接器分别被适用于使直流电经过所述电阻器（2）以及使所述直流电显现，
    –中间元件（6、22），其中，所述中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机械接触来分别在所述电阻器和所述两个电连接器的长度的至少一部分上包围所述电阻器和所述两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子（7），其中，所述第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围导热的中间元件，所述包壳意图在其长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中。

    2.  如权利要求1所述的用于液体的电加热的装置（1），其中，中间元件（4）与电阻器（2）之间以及中间元件（4）与包壳（7）之间的直接机械接触都是紧密配合的。

    3.  如权利要求1或2所述的用于液体的电加热的装置（1），还包括容纳在所述电阻器内部的一个或多个机械插入物（21），所述一个或多个机械插入物被适用于允许所述管状电阻器的机械支撑。

    4.  如权利要求3所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述一个或多个机械插入物（21）由陶瓷如氧化镁、氧化铝或氧化锆制造。

    5.  如任意一个前述权利要求所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述管状电阻器（2）由镍/铬/铁合金制造，其中所述镍/铬/铁合金的质量百分比为至少72%的镍，14%到17%的铬以及6%到10%的铁，或者所述管状电阻器（2）由70/30铜镍合金制造。

    6.  如任意一个前述权利要求所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述电绝缘的并且导热的中间元件（4）包括中央穿孔并且彼此堆叠的多个小球（6）的列。

    7.  如权利要求6所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述中间元件的所述小球（6）由氮化硼或者氮化铝制造。

    8.  如任意一个前述权利要求所述的用于液体的电加热的装置，其中，包壳（7）由在软化水中不可氧化的金属制造。

    9.  如权利要求8所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述包壳由镍/铬/铁合金制造，其中所述镍/铬/铁合金的质量百分比为至少72%的镍，14%到17%的铬以及6%到10%的铁，或所述包壳由316L不锈钢制造。

    10.  如任意一个前述权利要求所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述两个电连接器（30、31）是实心片。

    11.  如权利要求10所述的用于液体的电加热的装置，其中，所述两个电连接器由铜、镍或钼制造。

    12.  如任意一个前述权利要求所述的用于液体的电加热的装置，构成用于核燃料棒的电气仿真的装置（1）。

    13.  如权利要求12所述的用于核燃料棒的所述电气仿真的装置，包括多个热电偶（4），其中，每个热电偶插入到形成在所述包壳的外围上的凹槽中。

    14.  如权利要求13所述的用于核燃料棒的所述电气仿真的装置，其中，所述热电偶是N型，具有由镍/铬/铁合金制造的包壳，其中，所述镍/铬/铁合金的质量百分比为至少72%的镍，14%到17%的铬以及6%到10%的铁。

    15.  一种生产用于液体（Liq）的电加热的装置的方法，所述装置（1）包括：
    –第一管子（2），其中，所述第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    –两个电连接器（30、31），其中，每个所述电连接器安装在所述电阻器的一个末端中，所述电连接器分别被适用于使直流电经过所述电阻器以及使所述直流电显现，
    –中间元件（6、22），其中，所述中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机械接触来分别在所述电阻器和所述两个电连接器的长度的至少一部分上包围所述电阻器和所述两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子（7），其中，所述第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围导热的中间元件，所述包壳意图在其长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中，
    所述方法的特征在于包括至少一个将所述包壳（7）限制在所述中间元件（6、22）和所述电阻器（2）上以便获得它们之间的紧密配合的步骤。

    16.  如前述权利要求所述的生产方法，其中，通过用于捶打所述包壳的外径 的技术执行所述限制步骤。

    17.  如权利要求15所述的生产方法，其中，通过将所述电阻器的内径置于均衡的压力之下来执行所述限制步骤。

    18.  如权利要求15所述的生产方法，其中，在所述步骤的整个期间，通过由焦耳效应加热所述包壳同时由传热剂的内部流动冷却所述电阻器，来借由热接合执行所述限制步骤。

    19.  一种生产用于液体（Liq）的电加热的装置的方法，所述装置（1）包括：
    –第一管子（2），其中，所述第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    –两个电连接器（30、31），其中，每个所述电连接器安装在所述电阻器的一个末端中，所述电连接器分别被适用于使直流电经过所述电阻器以及使所述直流电显现，
    –中间元件（6、22），其中，所述中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机械接触来分别在所述电阻器和所述两个电连接器的长度的至少一部分上包围所述电阻器和所述两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子（7），其中，所述第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围导热的中间元件，所述包壳意图在其长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中，
    所述方法的特征在于包括：接连地且至少地，用于通过喷涂将所述中间元件的陶瓷材料沉积在所述电阻器上的步骤，用于研磨如此沉积在所述电阻器上的所述中间元件的步骤，用于通过喷涂来将金属包壳材料沉积在所述中间元件上的步骤，以及最后用于研磨所述金属包壳的步骤。

    20.  如权利要求15到19中的任意一个所述的生产方法，其中，在执行了研磨所述金属包壳的所述步骤或所述限制步骤之后，在所述包壳的所述外径上产生多个纵向凹槽，以将热电偶（4）插入到每个凹槽中，以构成用于核燃料棒的电气仿真的装置。

    说明书

    说明书用于加热液体的电加热装置、用于生产该电加热装置的方法以及该电加热装置在核燃料棒的电气仿真中的使用
    技术领域
    本发明涉及用于具有高热流的液体的电加热的新型装置。
    本发明的主要应用是生产用于核燃料棒的电气仿真的新型装置，该核燃料棒意图由托网以组件来组装、并且意图用于所谓动力反应堆中并且更具体而言压水式反应堆（简称为PWR）中。如下文所精确地描述的，该装置的使用能够通过检测燃料棒意图被浸没的液体中的沸腾危机的出现来使得燃料棒具有热工水力资格。
    本发明的目的总体而言在于提高具有高热流的现有加热装置的服务寿命和质量，具体而言用于当前与高热流共存的核燃料棒的电气仿真的装置的资格。
    虽然参考该主要应用来描述根据本发明的装置，但是根据本发明的装置可以用于加热浸没该装置的液体。
    背景技术
    为了使得意图用于压水式核电反应堆（简称为PWR）中的核燃料棒组件合格，必须执行沸腾危机测试。更精确地说，必须能够检测沸腾危机的出现。这是因为沸腾危机通常可以被定义为针对热工水力控制参数中的小变化的而在壁温中的显著偏移。其具体而言导致加热壁与围绕加热壁的热传递液体之间的热交换的突然恶化。因此，在PWR反应堆中，该现象的出现可能导致核燃料棒包壳的破裂。
    到目前为止，用于高热流核燃料棒的电气仿真的装置可以被称为直接加热型。这是因为该装置的包壳也构成具有电阻器功能的元件。换句话说，直接加热包壳。
    然而，现代核燃料组件特别是意图用于PWR反应堆中的那些核燃料组件具比已经测试过的那些组件更复杂的设计以及更高的热性能，其中，该已经测试过的那些组件往往使普通合格程序无效，特别是关于该装置对于组件中组装的核燃料棒的电气仿真的适合性的合格程序。
    因此，发明人分析出形成了高的电流转移的现代托网可能导致直接加热型的电棒仿真装置的快速恶化：在所讨论的托网上的凸起之间创建的接触点以及给定的棒易于生成过强的电流并因此局部电解，这是该棒的快速恶化的根源。事实上，发明人认为直接加热型电气仿真装置可能妨碍燃料组件的可靠合格化。
    此外，取决于必要的直接加热装置的类型，具有电阻器功能的包壳必须非常薄，以使它们的电阻适应可用电源，这有损于所讨论的仿真装置的服务寿命以及对于可靠地使该组件合格的可能性。
    另外，直接加热电气仿真装置的使用涉及其在相同操作条件下性能高且可靠的电绝缘，其中，只有利用复杂技术和昂贵但是脆弱的材料并且利用有限的服务寿命才可以发生该电绝缘。
    最后，通过定义，直接加热电气仿真装置不能用于使意图被浸没在导电传热剂中的核燃料组件合格。然而，关于未来的所谓第四代快速中子核反应堆（RNR）（需要利用钠传热剂（RNR-Na）确保其功能）的安全学习还将需要利用高热流钠的沸腾测试。由于钠本质上具有高导电性，所以直接加热电气仿真装置将不能用于反应堆（RNR）的所述沸腾测试。
    其他现有电气仿真装置可以被称为见解加热型的，这是因为电阻或电阻器包括用三相电流供电的电线。
    这些装置是不满意的，因为它们在与包壳横向的回流剖面（backwash profile）中也就是说在方位角回流剖面中生成不均匀的热流。
    本发明的目的因此在于提出一种用于具有高热流的核燃料棒的电气仿真的新型装置，其不具有所有或一些前述缺点并且因此可靠地生成均匀的热流并且具有长的服务寿命，以便执行大量可靠的沸腾测试。
    本发明的另一个目的在于提出一种用于具有高热流的核燃料棒的电气仿真的新型装置，其能够以降低的成本来获得沸腾测试并且具有保证的实现时间。
    本发明的一个更普遍的目的在于提出一种用于具有在方位角中均匀的高热流的液体的电加热的装置，其是可靠的并且具有长的服务寿命。
    发明内容
    为此，本发明的主题首先是用于液体的电加热的装置，其特征在于包括：
    –第一管子，其中，该第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    –两个电连接器，其中，每个该电连接器安装在该电阻器的一个末端中，该电连接器分别被适用于使直流电经过该电阻器以及使该直流电显现，
    –中间元件，其中，该中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机械接触来分别在该电阻器和该两个电连接器的长度的至少一部分上包围该电阻器和该两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子，其中，该第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围导热的中间元件，所述包壳意图在其长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中。
    换句话说，根据本发明的技术方案本质上包括以下全部：
    –使用相同类型的管状电阻器作为具有当前使用的直接加热的电气仿真装置，以便具有这样一种高热流，其中，该高热流具有仅受电阻器的厚度的变化影响的轴向剖面以及均匀的横向剖面，也就是说没有方位角变化，
    –向所述管状电阻器提供直流电，
    –限定该管状电阻器的更小的径向维度，以便借助电绝缘但却是导热的、优选地具有非常高的导热系数的中间元件（如氮化硼）来将该管状电阻器电绝缘，并且
    –借助这样一种包壳来封套包括管状电阻器和中间元件的组件，其中，该包壳由导热材料制造、具有强制的外径、与PWR反应堆的棒包壳类型相同，有利地由在软化水中不可氧化的金属制造。
    根据本发明的可以被称为间接（管状电阻器通过经过中间元件和包壳的热传导来间接地加热液体）的电加热装置能够利用可在具有高性能的现有直接加热电气仿真装置上发现的相同度量的质量，来获得高达几个MW/m2的高热流。
    换句话说，借助根据本发明的装置，能够使意图用于PWR型的动力反应堆的核燃料棒合格。此外，因为该装置相对于外部环境的电绝缘（该电绝缘使得该装置能够消除大量组件约束），所以还能够使使用现代托网的核燃料棒组件合格，而不会有该管状电阻器的快速恶化的风险，其中，该快速恶化妨碍了沸腾危机测试的最终确定，就如同利用现有直接加热电气仿真装置所可能的情况那样。
    为了降低装置的各种组件之间的接口热阻，中间元件与电阻器之间以及中间元件与包壳之间的直接机械接触有利地是紧密配合的。
    在根据本发明的装置中可以优先地提供容纳在该电阻器内部的一个或多个机械插入物，该一个或多个机械插入物被适用于承担该管状电阻器的机械支撑。具体而言，在伸张该包壳的情况中该插入物可以有利地支撑该电阻器的管状壁，以获得该电阻器在整个装置上的保持。再次优选地，该一个或多个机械插入物由陶瓷如氧化镁、氧化铝或氧化锆制造。陶瓷插入物提供适于本发明的实现的良好机械强度和高电阻系数。
    管状电阻器优选地由镍铬铁合金（Inconel）600或70/30铜镍合金制造。
    同样优选地，该电绝缘并且导热的中间元件包括中央穿孔并且彼此堆叠的多个小球的列。因此助于围绕电阻器的绝缘元件的安装。该中间元件的该小球优选地由氮化硼或者氮化铝制造。具体而言，氮化硼具有完美适于本发明的实现的热特性和电特征。此外，制造氮化硼小球能够获得紧凑的中间元件。
    为了防腐蚀，包壳优选地由在软化水、典型地为瞬态状态位于350℃或甚至600℃的水中不可氧化的金属制造。该金属优选地是316L不锈钢或者镍/铬/铁合金，其中，镍的重量百分比大于50%，优选地组分具有至少72%的镍，14%到17%的铬以及6%到10%的铁（又被称为Inconel600的合金；可以存在百分比很小的少量补充元素，如Mn（最多1%）和/或Cu（最多0.5%）和/或Si（最多0.5%）和/或C（和/或S）。
    两个电连接器优选地是实心片，如下所述，该实心片允许热电偶在包壳中的有利插入。如果证明在高温处的热处理特别是过硬化是必须的，则这些实心片优选地由亚铜或镍导电材料或钼制造。
    根据本发明的装置有利地构成用于核燃料棒的电气仿真的装置。
    其然后包括多个热电偶，其中，每个热电偶有利地插入到形成在该包壳的外围上的凹槽中。因此，与根据现有技术的电气仿真装置不同，可以非常精确地定位热电偶。这些典型地是具有Inconel600的N型。
    本发明的另一个目的在于一种用于生产用于液体的电加热的装置的方法，所述装置包括：
    –第一管子，其中，该第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    两个电连接器，其中，每个该电连接器安装在该电阻器的一个末端中，该电连接器分别被适用于使直流电经过该电阻器以及使该直流电显现，
    –中间元件，其中，该中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机 械接触来分别在该电阻器和该两个电连接器的长度的至少一部分上包围该电阻器和该两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子，其中，该第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围导热的中间元件，所述包壳意图在它的长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中，
    该方法的特征在于包括至少一个用于将该包壳限制在该中间元件和该电阻器上以便获得它们之间的紧密配合的步骤。
    该限制步骤还能够有利地通过增加该电绝缘中间元件的导热性来强化该电绝缘中间元件。
    可以设想如下三个可替换变形来执行该限制步骤：
    –通过用于捶打该包壳的该外径的技术来执行该限制步骤：通过降低由该捶打所获得的该外径来填充电阻器、实心绝缘中间元件和包壳之间的各种安装余隙，并且这具有轴向扩张，
    –或者通过将该电阻器的内径置于均衡的压力之下来执行该限制步骤：通过由该均衡的压力导致的该内径的扩张来填充电阻器、实心绝缘中间元件和包壳之间的各种安装余隙，并且这不具有轴向扩张，
    –或者，在该步骤的整个期间通过由焦耳效应加热该包壳同时由传热剂的内部流动冷却该电阻器，以借由热接合来执行所述限制步骤。在这个变形中，必须优选地将该电连接器刺穿3mm。
    对于借助捶打或均衡的压力（水压扩张）的限制的变形，在电连接器就位的情况下，可以至少在包壳的长度上执行这些步骤，并且电连接器可以增加延伸。
    本发明的另一个主题在于一种生产用于液体的电加热的装置的方法，所述装置包括：
    –第一管子，其中，该第一管子由导电材料制造，以用于形成电阻器，
    两个电连接器，其中，每个该电连接器安装在该电阻器的一个末端中，该电连接器分别被适用于使直流电经过该电阻器以及使该直流电显现，
    –中间元件，其中，该中间元件由导热并且电绝缘的材料制造，利用直接机械接触来分别在该电阻器和该两个电连接器的长度的至少一部分上包围该电阻器和该两个电连接器，
    –用于形成包壳的第二管子，其中，该第二管子由导热材料制造，并且利用直接机械接触来包围中间元件，所述包壳意图在它的长度的至少大部分上被浸没在将要被加热的液体中，
    该方法的特征在于包括：接连地且至少地，用于通过热喷涂将该中间元件的陶瓷材料沉积在该电阻器上的步骤，用于研磨喷涂在该电阻器上的该中间元件的步骤，用于通过热喷涂来将金属包壳材料沉积在该中间元件上的步骤，以及最后用于研磨该金属包壳的步骤。
    在本发明的环境中使用的热喷涂技术可以是与所要求的规范兼容的、用于包壳的金属或中间元件的陶瓷的表面沉积的所有技术如气相沉积、液相沉积、电解、外延生成等等。
    喷涂的元件可以以非常小的厚度接地，从而补偿它们相对低的导电性。发明人认为氧化锆和氧化铝尤其适用于热喷涂步骤和研磨步骤。
    为了获得具有高均匀热流的、根据本发明的核燃料棒的电气仿真的装置，必须大体上确保内部最高温度受到控制，与几何形和材料并且与接口热阻关联。
    因此确保使由电阻器发射的热流所跨越的径向距离最小化，并且随后用于制造该电阻器、包壳和中间元件的材料的选择能够将它们的热传导最大化。
    最后，依靠根据本发明的方法，通过将该包壳限制在整个装置上而获得的径向压缩或者通过热喷涂各种元件来降低接口热阻。
    还有利地在该包壳的该外径上产生多个纵向凹槽，以将热电偶插入到每个凹槽中，以构成用于核燃料棒的电气仿真的装置。
    因此，典型地以1毫米的量级精确地如此定位在各种方位角和纵向位置上被插入到该包壳中的热电偶。
    附图说明
    通过参考附图来阅读为了示例并且限制性的目的所给出的本发明的实施方式的详细描述，将更清楚地看出本发明的其他优点和特征，其中：
    图1是根据现有技术的用于核燃料棒的电气仿真的装置的纵向截面图，
    图2是根据本发明的第一实施方式的用于核燃料棒的电气仿真的装置的纵向截面图，并且
    图3是根据本发明的第二实施方式的用于核燃料棒的电气仿真的装置的纵 向截面图。
    具体实施方式
    在这里说明根据现有技术的电气仿真装置（图1）以及根据本发明的电气仿真装置（图2和图3）必须能够检测沸腾危机的出现，其中，沸腾危机被定义为针对热工水力控制参数中的小变化而在壁温中的显著偏移。
    还要说明在图1到图3中附图标记Lt、Ln和Lc分别指示：
    Lt：装置的总长度；
    Ln：装置被浸没到液体中的长度；
    Lc：装置的加热长度。
    应该注意到，根据现有技术的电气仿真装置（图1）的安装为浸没电连接器做好准备，而根据本发明的电气仿真装置（图2和图3）能够不浸没任何电连接器，这是有利的，因为没有必要针对外部环境实现复杂的电绝缘。
    还要说明为了执行沸腾危机测试，将根据本发明的电气仿真装置配置在多个相同的装置的组件（未显示）中，其中，在用于盛放将要被加热的液体的器皿（未显示）中具有托网，两个电连接器从该器皿突出同时由专设装置与该器皿隔离，并且用直流电来馈入管状电阻器。对于加压水反应堆，将要被加热的液体可以是不同的。典型地，对于RNR-Na快速中子反应堆，将要被加热的液体是钠。
    对于这些沸腾危机测试，在每个电气仿真装置上强制以下参数：
    –加热长度Lc，典型地从1到4.3米；
    –每个棒的轴向热流剖面，典型地从0.2到3MW/m2；
    –包壳外径，典型地从8.5到12.9mm；
    –总电功率，从0.5到10MW。
    类似地，对于这些测试，在组装连同多个电气仿真装置上强制以下参数：
    –托网的类型和位置，以限定组件的阵列的类型和倾斜，
    –每个组件的降低的装置数量，典型地从19个到37个。
    在附图中被标记为Liq的将要被加热的液体（软化水）的操作条件如下：
    –压强从1巴到172巴，
    –温度从50℃到350℃，
    –在应用于上述每个装置的热流和总功率条件下，流速从0.1kg/s到40kg/s。
    为了清楚起见，根据现有技术的装置的、和根据本发明的装置的相同元件采用相同附图标记。
    图1显示了根据现有技术的直接加热型的电气仿真装置。根据现有技术的装置1包括管子形式的并且还用作包壳的电阻器2。换句话说，管状包壳2还具有电阻器的功能，就是说向该部分提供电流以加热浸没该装置的液体。用加压氮填充电阻器/管状包壳2的内部20。将两个电气连接器30、31分别安装在包壳/电阻器2的两个末端中的一个末端中。一个连接器30是用于提供电流的连接器：该连接器的中央被穿透以容纳仪器热电偶4，其中，仪器热电偶4在包壳的内部20沿该装置的轴纵向地延伸。
    在这方面，通过连接器20自身并且通过由电绝缘材料制造的末端插头5来确保包壳2的内部20上的加压氮的不可渗透性。另一个连接器31是电流输出连接器：其是实心的并且因此还用作密封插头。
    可以如下详述如图1中所示的根据现有技术的直接加热型电气仿真装置的主要缺点：
    –在于测试器皿中安装该装置时存在大量局限，
    –在使用托网的情况下，这些构成了电流导流（该电流导流可能非常快速地恶化由电源电流直接加热的包壳/电阻器2）：这可能妨碍测试的最终实现。所有这些对于新式设计的托网更是这样，因为它们比旧式设计的托网更厚并且特别是更高；
    –其不能用于执行关于在第四代RNR-Na反应堆上的具有高导电性的流体（如钠）的沸腾危机测试。
    为了补救该缺点同时保持实现对于燃料的和合格化所必须的达数MW/m2的高热流以及与根据现有技术的装置1相同的计量学质量的可能性，发明人首先想到从该装置的电阻器功能解耦包壳功能。
    因此根据本发明的装置1实质上包括：
    –与如图1中所示的根据现有技术的装置1中的管状电阻器相同类型的电阻器2，以便具有高热流，其中该高热流具有仅受电阻器的厚度的变化影响的轴向剖面以及均匀的横向剖面，也就是说没有方位角变化，
    –降低的管状电阻器径向维度，以便借助新增的中间元件6、22而将管状电 阻器电绝缘，其中，中间元件6、22是电绝缘但是导热的，优选地具有非常高的导热系数，
    –由导热材料制造的包壳7，其封罩包括管状电阻器2和中间元件6、22的组件，所述包壳的外径是如上所示的强制的外径（8.5到12.9mm），就是说核燃料棒包壳意图用于PWR反应堆。
    此外，根据本发明，通过连接器30向管状电阻器2提供直流电。对于除了核燃料合格化之外的应用，可以用单相交流电实现电力供应。
    图2中的实施方式提供一列小球6作为电绝缘的并且导热的中间元件，其中该小球的中央被穿孔并且彼此堆叠并且在管状电阻器2的整个长度上并且在电连接器30、31的一部分上围绕管状电阻器2安装。
    图3中的实施方式通过在管状电阻器2上直接喷涂（热喷涂）而以液态形式沉积的陶瓷覆层22提供电绝缘的并且导热的中间元件。
    在电阻器2内部堆叠陶瓷机械插入物21，以支撑电阻器2的壁，特别是当包壳在通过捶打来进行限制的步骤期间伸展时。还可以提供加压气体来代替陶瓷插入物21。
    无论说明什么实施方式时，为了尽可能地降低电阻器2/中间绝缘元件22、6/包壳7之间的接口热阻，在通过在装置1的支持物22、6、7上限制包壳2而获得的组件上执行径向压缩。该压缩操作还有利地能够通过增加堆叠小球6的导热性来强化以堆叠小球6形式的电绝缘中间元件。
    由热电偶，优选地由Inconel600（镍/铬/铁合金，其中，组分为至少72%的镍，14%到17%的铬以及6%到10%的铁；可以存在百分比很小的少量补充元素，如Mn（最多1%）和/或Cu（最多0.5%）和/或Si（最多0.5%）和/或C和/或S）包覆的八个N型热电偶4，提供用于执行沸腾危机测试的测量仪器，其中，每个N型热电偶4以在具有±2mm公差的指定点处被布置在不同的轴向和方位角位置中。
    如图2和图3中所示的，有利地在限制步骤之后将每个热电偶4直接插入在包壳7的外径上形成的凹槽中。因此能够利用以上公差非常精确地定位热电偶。
    围绕电连接器30、31中的每一个来提供由树脂制造的密封元件5，以将电阻器2和它的连接器30、31与包壳7电绝缘。
    通过实例的方式，设想根据本发明的电气仿真装置1具有以下的维度和材料：
    根据图2和图3的装置1的维度：
    –完整的装置1：
    ●浸没长度Ln：1.2到4.5m；
    ●总长度Lt：1.5到4.8m；
    –包壳7：
    ●外径：8.5到12.9m，
    ●厚度：～1mm，
    –电阻器2：
    ●加热长度Lc：1到4.3m，
    ●外径比包壳7的内径小近似2mm（图2），
    ●外径比包壳7的内径小近似0.5mm（图3），
    ●根据所讨论的电阻的内径，
    -电绝缘的并且导热的中间元件：
    ●小球6（图2）的厚度：近似2mm，
    ●陶瓷覆层22的厚度：近似0.5mm，
    –具有包壳的热电偶4：直径近似0.5mm。
    根据图2和3的装置1的材料：
    –包壳7：Inconel600或者316L不锈钢，
    –电阻器2：Inconel600或70/30铜镍合金，
    –电绝缘的并且导热的中间元件：由氮化硼或者氮化铝和氧化锆陶瓷覆层22制造的堆叠小球6，
    –热电偶4：由Inconel600或者316L不锈钢制造的包壳，
    –电连接器30、31：铜、镍或钼，
    –陶瓷插入物21：氧化镁或氧化铝或氧化锆，
    –电绝缘密封元件5：如果局部温度保持比较低则为树脂或硅树脂。
    虽然将图2和图3中已经描述的根据本发明的装置1仅仅描述为用于执行沸腾危机测试的核燃料棒的电气仿真的装置，但是更具体而言当需要典型地高达数MW/m2的高热流时，其还可以更普遍地构成用于液体的电气加热的装置。
    因此，根据本发明的装置可以有利地代替现有的加热管，其中该现有的加热管的表面功率受限于：
    –加热管的设计技术，这是在当涉及加热管内的温度时，其中，该温度由于该材料仅用于热力原因或者由于缺少电绝缘而过高，
    –周围传热流体的交换能力，其中，该交换能力与周围传热流体的固有物理特性（导热性、粘性等等）或周围传热流体的流动条件（例如低流速、高温度等等）相关。
    在根据本发明的装置实际用作加热装置的情况中，它的两个末端用于供电。

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    用于 加热 液体 装置 生产 方法 以及 核燃料 电气 仿真 中的 使用
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