一种加热棒及加热棒束装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一种加热棒及加热棒束装置，解决现有技术无法对流体在低压低流量工况下棒束通道内的临界热流密度进行研究的技术问题。本发明专利技术公开的一种加热棒，包括加热管、上导电电极和下导电电极；加热管包括加热管壳体及沿轴向设置在加热管壳体内中空的陶瓷固定管，陶瓷固定管外侧沿轴向间隔设置有多个测温环，每个测温环内部设有多个凹槽，每个凹槽内均置有热电偶，每个热电偶的连接导线在加热管内沿陶瓷固定管外壁汇聚，从上导电电极内部沿轴向伸出。本发明专利技术还公开了一种加热棒束装置，包括由多根加热棒组成的加热棒束、正极组件、负极组件、电流分流器、正极导电连接装置、直流电源和负极导电连接装置。负极导电连接装置。负极导电连接装置。

【技术实现步骤摘要】
一种加热棒及加热棒束装置


[0001]本专利技术属于反应堆热工水力实验研究领域，具体涉及一种加热棒及加热棒束装置。

技术介绍

[0002]临界热流密度是限制换热的关键性因素，对于反应堆安全性至关重要，当燃料元件表面的热流密度超过某一极限值时，会引起燃料元件表面温度急剧上升，严重时可能会导致燃料元件破损，放射性物质泄漏，因此预测临界热流密度的大小对于反应堆的安全性至关重要。
[0003]在反应堆热工安全研究中，采用实验方式进行临界热流密度研究较为常见。由于核燃料棒中的核燃料具有放射性，因此在实际实验中不能直接采用核燃料元件进行热工水力实验研究，而是采用电加热棒代替核燃料元件进行实验，通过电加热棒的发热模拟核燃料元件的发热从而进行相应的实验研究。
[0004]不同反应堆的燃料元件排列方式不同，燃料棒之间间隙不同。脉冲堆属于低压自然循环换热的研究堆，燃料元件排列方式与常规压水堆不同。目前较多文献对于圆管、环型结构的高压工况下的临界热流密度实验研究较多，而对于棒束通道的临界热流密度研究较少，直接应用这些实验数据对低压工况的临界热流密度预测存在很大误差，因此有必要对低压棒束通道内的临界热流密度进行相应地实验研究。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术无法对流体在低压低流量工况下棒束通道内的临界热流密度进行研究的技术问题，本专利技术提供了一种加热棒及加热棒束装置，具体技术方案如下：
[0006]一种加热棒，其特殊之处在于，包括：加热管、分别设置在加热管轴向两端的上导电电极和下导电电极；所述加热管包括加热管壳体，及沿轴向设置在加热管壳体内中空的陶瓷固定管，所述陶瓷固定管外侧沿轴向间隔设置有多个测温环，每个所述测温环内部设有多个凹槽，每个所述凹槽内均置有热电偶，每个热电偶的连接导线在加热管内沿陶瓷固定管外壁汇聚，并从上导电电极内部沿轴向伸出；所述陶瓷固定管下端与下导电电极连接。
[0007]进一步地，所述测温环为C型结构，以此实现不同位置的多点测温；所述热电偶的探头与测温环通过银钎焊接，从而提高装置的测温精度。
[0008]进一步地，每个所述测温环和加热管壳体之间设有绝缘导热套管，绝缘导热套管材质选用氮化硼，其导热性能好且绝缘，可避免测温探头导电，从而影响热电偶正常工作。
[0009]进一步地，所述上导电电极内部设有中空的陶瓷管，所述陶瓷管上端与上导电电极上端通过绝缘锁紧螺帽连接，下端与陶瓷固定管间存在间隙。
[0010]进一步地，所述加热管的长度及加热管壳体的厚度均可调节，从而根据实际应用场景，实现不同的加热功率。
[0011]进一步地，所述上导电电极、加热管和下导电电极之间均采用银钎焊接，以此提高
装置的加工精度。
[0012]本专利技术还提供了一种加热棒束装置，包括由多根加热棒组成的加热棒束、分别套设在加热棒束两端的正极组件和负极组件、以及沿电路回流方向依次设置的电流分流器、正极导电连接装置、直流电源和负极导电连接装置；还包括设置在正极组件和负极组件之间的电压变送器。
[0013]进一步地，所述正极组件和负极组件分别由多个电极夹组成，多个电极夹由多个中部电极夹和两个端部电极夹组成，所述端部电极夹径向外侧设有电源接口，内侧沿轴向设有多个尺寸相同的第一凹槽；所述中部电极夹径向两侧分别沿轴向设有多个尺寸相同的第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的尺寸也相同；所述第一凹槽和与第一凹槽相邻的第二凹槽之间、相邻的中部电极夹在相邻一侧的第二凹槽之间的位置分别对应，且分别围成多个第一通孔，所述多个第一通孔与加热棒的排列方式对应，且第一通孔的内径与加热棒的外径相同；各电极夹之间分别通过螺栓将加热棒夹持固定在对应的第一通孔内。
[0014]进一步地，所述第一通孔内可添加绝缘护套来实现加热棒的单独加热功能，以此提高该装置的适用性。
[0015]进一步地，所述直流电源采用低电压高电流的供电方式，最大电压为25V，最大电流为20000A，与现有技术相比更适用于低压工况下的测试，且更符合用电安全的要求。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]1、本专利技术的加热棒包括加热管、上导电电极和下导电电极，加热管内设有多个测温环，测温环上又设有多个热电偶来实现多点测温，通过实时温度的测量可精确地获得流体的温度。
[0018]2、本专利技术通过合理设计加热管的厚度，采用相应的电压电流实现功率输入，实现了加热棒的输出功率可调，从而提高其适用性。
[0019]3、本专利技术采用将热电偶银钎焊接在测温环中的结构设计，能够按照需求灵活布置多个测温点，可获得精准的测量结果。
[0020]4、本专利技术的加热棒束结构排列方式与脉冲堆燃料元件排列方式相同，可以满足脉冲堆低压工况下的临界热流密度实验研究。
[0021]5、本专利技术的加热棒束装置，通过在加热棒和电极组件之间增加绝缘套，可以实现各个加热棒的单独控制，尤其用于中间通道温度高，周围通道温度低的运行工况下的实验研究。
[0022]6、本专利技术的正极组件、负极组件、测温环、上导电电极和下导电电极的材质均为T2无氧紫铜，该材质导电性较好且成本较低。
[0023]7、加热管的材质为Inconel 625，其抗氧化性好，并且抗酸碱腐蚀能力强，不仅可为测试结果提供精确的数据支撑，同时也可提高装置整体的使用寿命。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的一种加热棒结构的轴向剖视图。
[0025]图2为本专利技术实施例的一种加热棒结构中测温环结构的剖视图。
[0026]图3为本专利技术实施例的一种加热棒结构中测温环的俯视图。
[0027]图4为本专利技术实施例的一种加热棒结构中多个测温环的设置参考图。
[0028]图5为本专利技术实施例的一种加热棒束装置的结构示意图。
[0029]图6为本专利技术实施例的一种加热棒束装置结构中正极组件或负极组件的径向剖视图。
[0030]附图标记如下：
[0031]1‑
加热棒束、2
‑
正极组件、3
‑
负极组件、4
‑
直流电源、5
‑
电流分流器、6
‑
电压变送器、7
‑
正极导电连接装置、8
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负极导电连接装置、9
‑
加热棒、10
‑
加热管、11
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连接导线、12
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绝缘锁紧螺帽、13
‑
陶瓷管、14
‑
上导电电极、15
‑
绝缘导热套管、16
‑
测温环、17
‑
陶瓷固定管、18
‑
加热管壳体、19
‑
下导电电极、20
‑
热电偶、21
‑
电极夹、22
‑
电源接口、23
‑
第一通孔、24
‑
螺栓、25
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加热棒，其特征在于，包括：加热管(10)、分别设置在加热管(10)轴向两端的上导电电极(14)和下导电电极(19)；所述加热管(10)包括加热管壳体(18)，及沿轴向设置在加热管壳体(18)内中空的陶瓷固定管(17)，所述陶瓷固定管(17)外侧沿轴向间隔设置有多个测温环(16)，每个所述测温环(16)内部设有多个凹槽，每个所述凹槽内均置有热电偶(20)，每个热电偶(20)的连接导线(11)在加热管(10)内沿陶瓷固定管(17)外壁汇聚，并从上导电电极(14)内部沿轴向伸出；所述陶瓷固定管(17)下端与下导电电极(19)连接。2.根据权利要求1所述的一种加热棒，其特征在于：所述测温环(16)为C型结构，所述热电偶(20)的探头与测温环(16)通过银钎焊接。3.根据权利要求2所述的一种加热棒，其特征在于：每个所述测温环(16)和加热管壳体(18)之间设有绝缘导热套管(15)。4.根据权利要求3所述的一种加热棒，其特征在于：所述上导电电极(14)内部设有中空的陶瓷管(13)，所述陶瓷管(13)上端与上导电电极(14)上端通过绝缘锁紧螺帽(12)连接，下端与陶瓷固定管(17)间存在间隙。5.根据权利要求4所述的一种加热棒，其特征在于：所述加热管(10)的长度及加热管壳体(18)的厚度均可调节。6.根据权利要求5所述的一种加热棒，其特征在于：所述上导电电极(14)、加热管(10)和下导电电极(19)之间均采用银钎焊接。7.一种加热棒束装置，其特征在于：包括由多根加热棒(9)组成的加热棒束...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小飞，陈森，李伟通，石磊太，田晓艳，李华琪，康小亚，苏春磊，李达，陈立新，朱磊，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：