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DE2427662A1 - Waermesimulator - Google Patents

Waermesimulator

Info

Publication number
DE2427662A1
DE2427662A1 DE19742427662 DE2427662A DE2427662A1 DE 2427662 A1 DE2427662 A1 DE 2427662A1 DE 19742427662 DE19742427662 DE 19742427662 DE 2427662 A DE2427662 A DE 2427662A DE 2427662 A1 DE2427662 A1 DE 2427662A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glow discharge
tubular structure
simulator
simulator according
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19742427662
Other languages
English (en)
Inventor
Eugene Farrell Hill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Associates Inc filed Critical Varian Associates Inc
Publication of DE2427662A1 publication Critical patent/DE2427662A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/16Heating by glow discharge
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/001Mechanical simulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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Description

9 / 9 7 R R Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Wärmesimulatoren für Kernreaktor-Brennstoff-Stäbe, mit denen die thermischen Eigenschaften eines Kernreaktor-Brennstoff-Stabes und dessen Montage simuliert werden können.
Bisher sind Wärmesimulatoren für Kernbrennstoff-Stäbe in der Weise gebaut worden, daß ein elektrisches Heizelement elektrisch isoliert innerhalb eines rostfreien Stahlrohr-Mantels abgestützt wurde, um die thermischen Eigenschaften eines Kernreaktor-Brennstoff-Stabes zu simulieren. Solche Stäbe haben etwa 6,35 mm (0,250") Außendurchmesser, und sind 2,4 bis 6,2 m (8 bis 20 Fuß) lang; sie weisen eine Heißzone oder ein beheiztes Stück auf einem Teil der Länge des Stabes auf, das etwa 91,5 cm (3 Fuß) lang ist.
Bei diesen elektrisch beheizten Brennstoff-Stab-Simulatoren bestand das Heizelement mit hohem Widerstand aus einer Platinlegierung, wobei das Heizelement elektrisch isolierend innerhalb des Rohrmantels mit Hilfe von Bornitridpartikeln abgestützt war, die auf sehr hohe Dichte komprimiert wurden, und zwar durch Anwendung relativ hohen Druckes auf das Packungsmaterial von etwa 4550 bis 7030 kp/cm (65.000 bis 100.000 PSI)
Im Betrieb wird elektrischer Strom durch das Widerstandsheizelement geschickt, um die Temperatur des Heizelementes auf etwa 2300 0C zu bringen. Bei dieser Temperatur muß das Bornitrid sehr rein sein, um unerwünschte Reaktionen zwischen dem heißen Heizelement und Verunreinigungen im Bornitrid zu verhindern. Das Bornitrid hat eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit und dient dazu, die Wärme vom Heizelement zum rostfreien Stahlmantel zu leiten. Eine relativ große Anzahl, bis zu 350 Stück, solcher Brennstoff-Stab-Simulatoren werden relativ dicht in eine Brennelement-Unterbaueinheit gepackt, und einKühlmittel wie Wasser, Gas oder flüssiges Natrium wird durch die Zwischenräume zwischen benachbarten Brennstoff-Stab-Simulatoren
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geschickt, um diese zu kühlen.-Im Betrieb befindet sich im Falle von Natrium als Kühlmittel die Außenfläche des Brennstoff-Stab-Simulators auf einer Temperatur von immerhin 900 0C. Der normale Wärmefluß, der von dem Brennstoff-Stab-Simulator gefordert wird, fällt normalerweise in. den Bereich von 300 W/cm2 bis 1000 W/cm2.
Einige der Probleme, die bei der Herstellung und Verwendung von solchen Kernbrennstoff-Stab-Simulätoren mit Widerstandsheizung auftreten, liegen darin, daß der Herstellungsausstoß relativ niedrig ist, weil es schwierig ist, das Heizelement präzise relativ zum es umgebenden Mantel zu zentrieren. Das ist erforderlich, um die Bildung von heißen Flecken durch ungleichmäßige Abstände zu vermeiden. Wenn der Abstand nicht präzise ist, ist es auch möglich, daß das Heizelement elektrisch zum es umgebenden • Mantel kurzgeschlossen wird. Durch die relativ schlechte Wärmeverbindung zwischen dem Heizelement und dem es umgebenden Mantel durch die Zwischenlage aus Bornitrid existiert auch ein relativ großer Wärmegradient zwischen diesen Teilen, so daß der Heizer auf der relativ hohen Temperatur von etwa 2300 0C arbeiten muß, um die 900 0C an der Außenfläche des umgebenden rostfreien Stahlmantels zu erreichen.
Es ist auch vorgeschlagen worden, den Außenmantel eines simulierten Kernbrennstoff-Stabes durch Elektronenbömbardierung von einem zentral angeordneten Glühkathodenemitter zu heizen, der innerhalb eines evakuierten Stückes des Brennstoffstabes enthalten ist. Ein Problem bei dieser Lösung besteht darin, daß es sich gezeigt hat, daß erhebliche Wasserstoffmengen in den Kühlungsmittelkreislauf en um die Außenseite des betreffenden Brennstoff-Stab-Simulators sich befinden. Wenn die Brennstoffstäbe bei höheren Temperaturen arbeiten, diffundiert Wasserstoff durch die Wände des Brennstoff-Stabes in den evakuierten Mittelbereich, damit wird das Vakuum zerstört und der Elektronenbombardierungs-Heizer außer Betrieb gesetzt. Die Wasserstoff-Diffusionsrate ist so groß, und die länglichen Brennstoffelemente haben einen solch hohen Widerstand , gegen das Durchströmen von Gas, daß es nicht möglich ist, die
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Brennstoff-Stäbe mit einer Vakuumpumpe in der Weise auszupumpen, daß das Vakuum aufrechterhalten wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Hauptziel der Erfindung ist es, einen verbesserten thermischen Simulator fur Kernreaktor-Brennstoff-Stäbe verfügbar zu machen, und insbesondere einen verbesserten Heizer für solche Simulatoren.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird der Außenmantel eines' thermischen Simuletors für einen Kernreaktor-Brennstoff-Stab mittels einer Glimmentladung beheizt, die innerhalb des rohrförmigen Mantels aufgebaut wird, um diesen auf Betriebstemperatur aufzuheizen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist ein Glimmentladungs-Heizer für einen thermischen Simulator für einen Kernreaktor-Brennstoff-Stab eine Elektrodenstruktur, die innerhalb eines rohrförmigen Mantels elektrisch gegen diesen isoliert angeordnet ist, auf, wobei der Mantel hermetisch abgedichtet und mit einem eine Glimmentladung tragenden Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Helium, gefüllt ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Glimmentladungs-Heizer eines Simulators fur Kernreaktor-Brennstoff-Stäbe eine zentrale Elektrodenstruktur und eine äußere Elektrodenstruktur auf, und sind diese Elektrodenstrukturen beide aus Wolfram oder Molybdän oder deren Legierungen hergestellt; beispielsweise Mo-Re, Pt, usw., wobei die Außenelektrode in Wärmeaustauschbeziehung zum Außenmantel des Brennstoff-Stab-Simulators angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:
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Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Kernreaktor-Brennstoff-
Stab-Einheit, wie sie im Kern eines Kernreaktors verwendet wird;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine der Kernreaktor-rBrennstoff-Stab-Untereinheiten nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Wärmesimulator für einen
Kernbrennstoff-Stab mit der Heizstruktur nach der ■' Erfindung;
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt, teilweise als Blockschaltbild, eines Wärmesimulators für einen Kernreaktor-Brennstoff-Stab nach der Erfindung;
Fig. 5 Einzelheiten des in Fig. 4 mit der Linie 5-5 umschlossenen Teils; und
Fig. 6 die Durchbruchsspannung in V über der Größe pd in Torr Zentimeter für den Glimmentladungs-Heizer nach der Erfindung aufgetragen, wobei Wasserstoff das die Glimmentladung unterhaltende Gas, ρ der Druck der Entladung in Torr und d der Abstand in cm zwischen der Anode und der Kathode im Glimmentladungsbereich sind.
In Fig. 1 ist in stark vereinfachter Form die Brennstoff-Stab-Einheit eines Kernreaktors dargestellt. Insbesondere weist die Brennstoff-Stab-Einheit 11 eine Zusammenfassung länglicher Kernbrennstoff-Stab-Untereinheiten 12 auf, die beispielsweise hexagonalen Querschnitt haben, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Untereinheiten 12 weisen jeweils eine Vielzahl, bis zu 350, einzelne Brennstoff-Stäbe 13 auf. Die Brennstoff-Stäbe 13 sind in dicht gepackter Geometrie innerhalb einer hexagonalen Umhüllung 14 angeordnet..In einem typischen Ausführungsbeispiel befinden sich etwa 100 Brennstoff-Untereinheiten 12 innerhalb der Brennstoff-Einheit 11 des Kerns des Kernreaktors. Die Untereinheiten
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sind axial innerhalb des Reaktorkerns verschiebbar. Die Brennstoff-Stäbe 13 sind typischerweise zwischen 2,4 und 9,2 m (8 bis 20 Fuß) lang und haben einen Außendurchmesser von etwa 6,4 mm (1/4"), wenn . natriumgekühlte Reaktoren betrachtet werden (wassergekühlte Reaktoren können bis zu 1 cm haben). Ein strömendes Kühlmittel, beispielsweise Gas, Wasser oder Natrium, fließt axial im Bündel aus Brennstoff-Stäben 13 in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Stäben. In einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen benachbarten Brennstoffstäben 13 am Punkt kleinsten Abstandes 17 bis 32 % des Stabdurchmessers, um die Kühlmittelkanäle dazwischen zu definieren.
In einem typischen Reaktor 1st nur ein Teil der Länge der Brennstoff-Stäbe Innerhalb der heißen Zone des Reaktors angeordnet, so daß ein Abschnitt von nur etwa 92 cm (3 Fuß) der Länge der Brennstoff-Stäbe der intensiven Hitze des Kernreaktors ausgesetzt 1st.
In Fig. 3 und 4 1st der Wärmesimulator 13 für einen Kernreaktor-Brennstoff-Stab nach der Erfindung dargestellt. Genauergesagt, der Simulator-Stab 13 weist eine Glimmentladungs-Heizerkonstruktion 15 auf, um den ' Simulatorstab 13 über einen Teil seiner Länge entsprechend der heißen Zone des zu simulierenden Reaktors zu heizen. Der Simulatorstab 13 weist einen äußeren, rohrförmigen Mantel 16, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, mit einer Wandstärke von 0,254 bis 0,381 mm (0,010 bis 0,015") und einem Außendurchmesser von 6,35 mm (0,250 ") auf. Das rostfreie Stahlrohr 16 hat eine Gesamtlänge von 2,4 bis 6,2 m (8 bis 20 Fuß).
Zwei elektrische Isolatoreinheiten 17 dienen dazu, eine zentrale Elektroden" Struktur 18 des Glimmentladungsheizers 15 elektrisch zu isolieren. Zusätzlich sind die Isolätoreinheiten 17 hermetisch dicht zwischen die Heizerelektrode 18 und die Innenwand des Mantelrohrs 16 an den beiden Enden der heißen Zone 19 eingesetzt. Der.Raum zwischen der Innenelektrode 18 und dem sie umgebenden Mantel 16 ist evakuiert
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und mit einem eine Glimmentladung tragenden Gas gefüllt, beispielsweise Wasserstoff oder Helium.
Eine Glimmentladungs-Stromversorgung 21 ist zwischen die Mitteielektrodenstruktur 18 und den Außenmantel 16 geschaltet, um die richtige Spannung und den richtigen Strom an den Glimmentladungsbereich des Heizers 15 zu liefern·. Eine Seite der Stromversorgung ist geerdet, ebenso wie der Außenleiter oder der rostfreie Stahlmantel 16 des Brennstoff-Stab-Simulators 13. Der Mittelleiter 18 des Glimmentladungsheizers 15 ist mit der Stromversorgung über eine isolierte Leitung 22 verbunden, die axial im rohrförmigen Brennstoff-Stab 13 verläuft.
Eines oder mehrere Thermoelemente 23 sind wärmeleitend mit der Innenseite des rostfreien Stahlmantels 16 innerhalb des Heißzonenbereiches 19 angeordnet, um die Temperatur des Brennstoff-Stab-Simulators 13 zu messen. Die Leitungen 25 für die Thermoelemente verlaufen axial innerhalb des Rohres 16 und durch den oberen Isolatorkörper 17' zu entsprechenden der Thermoelemente 23. Eine Thermoelement-Ablese-Schaltung 24 ist mit den Leitungen 25 verbunden, um die Temperatur des Kernbrennstoff-Simulators 13 abzulesen.
Der Abstand zwischen der Mittelelektrode 18 und der innenwand des rohrförmigen Mantels 16 im Glimmentladungsheizer 15 ist für Betrieb im abnormalen Bereich der Glimmentladung dimensioniert, wie er durch den schraffierten Bereich der grafischen Darstellung in Fig.6 angedeutet ist. Dieser Bereich der Glimmentladung wird als abnormaler Bereich bezeichnet, In dem der Glimmentladungsstrom beim Anstieg der angelegten Spannung steigt. In diesem Bereich der Entladung wird die Obergrenze des Glimmentladungsstroms durch Oberhitzen eines Teils des Glimmentladungsheizers 15 oder durch einen Obergang der Glimmentladung in eine Bogenentladung festgelegt. In einem bevorzugten Betriebsbereich liegt also das Produkt pd im Bereich von 0,2 bis 1,6 Torr Zentimeter bei Betriebstemperatur.
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Es ist zwar Wasserstoff als das die Glimmentladung.tragende Gas in der Darstellung nach Fig. 6 vorausgesetzt, es sind jedoch auch andere Gase geeignet, insbesondere Helium. Wasserstoff und Helium werden bevorzugt, weil es sich um relativ leichte Atome handelt und diese Gase das wenigste Sprühen hervorrufen. Sprühen ist unerwünscht, weil dadurch die Elektroden erodiert werden und das versprühte Material die Isolatoren 17 bedecken kann, so daß diese außer Betrieb gesetzt werden. In einem typischen Ausführungsbeispiel besteht die Innenelektrode 18 aus einem Wolframdraht mit einem Außendurchmesser von etwa 1,52 mm (0,060"), hat die Innenwand des Mantelrohrs 16 einen Durchmesser von 5,33 mm (0,210"), so daß sich ein Abstand von etwa 0,2 cm ergibt, und einen Druck des Wasserstoffs oder Heliums als Füllgas von 2,5 Torr bei Betriebstemperatur. Der Gasfülldruck liegt vorzugsweise zwischen 1 und 10 Torr bei Betriebstemperatur der Glimmentladung. Die Betriebstemperatur der Glimmentladung liegt allgemein zwischen dem 3,5- und 5-fachen der Zimmertemperatur. Der Gasfülldruck unter Normalbedingungen von Temperatur und Druck liegt dann also zwischen dem 3,5-ten und 5-ten Teil des Betriebsdruckes. In diesem Zusammenhang berücksichtigt der gewünschte Fülldruck vorzugsweise auch das Ausgasen der Metallteile des Rohrmantels. Dieses Ausgasen dient als Quelle für Gas, das zu der ursprünglichen Gasfüllung mit Zeit und Temperatur hinzutritt und hängt von der Vorgeschichte der Metallteile ab, aus denen das Gefäß besteht. Der Ausgas-Beitrag wird am besten empirisch bestimmt und in der ursprünglichen Gasfüllung berücksichtigt.
In einem Betriebsmodus ist die Stromversorgung so polarisiert, daß die Zentralelektrode 18 zur Kathode und die Außenelektrode 16 zur Anode wird. Auf diese Weise dienen energiereiche Elektronen dazu, die Heizung des Außenmantels 16 zu liefern, während auf die Kathode 18 auffallende Ionen dazu dienen, die Entladung zu unterhalten, indem sie Sekundärelektronen an die Kathode liefert. Verschiedene Arten von Glimmentladungen und deren Heizeigenschaften
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sind in einem Artikel von R.A. Dugdale "The Application of the
Glow Discharge to Material Processing", Journal of Material Science I
(1966), Seiten 160-169 detailliert beschrieben.
Andere Betriebsarten einer Glimmentladung sind beispielsweise das Anlegen von Wechselspannung und-strom über die Gasfüllung zwischen den Elektroden oder Umkehrung der Polarität der der Glimmentladung zugeführten Gleichspannung, so daß die Mitte.lelektrode 18 zur Anode und der Außenmantel 16 zur Kathode werden.
In Fig. 5 ist ein Detail der oberen Abdichtung des Glimmentladungsheizers 15 dargestellt. Genauergesagt, der Isolatorkörper 171, beispielsweise aus Thordioxyd, Saphir, Tonerde oder Beryllerde, ist mittels eines. Metallflansches 31 hermetisch dicht mit der Mittelelektrode 18 verbunden. Der Flansch 31 ist beispielsweise dadurch dicht eingesetzt, daß er an die Außenlippe 32 einer Zentralbohrung im Isolatorkörper 17' metallisiert ist, durch die der Mittelleiter mit merklichem Spiel zum Glimraentladungsbereich 34 des Glimmentladungsheizers 15 hindurchtritt. Der Flansch 31 wird hermetisch dicht an die Mittelelektrode 18 beispielsweise durch Heliarc-Schweißung bei angesetzt.
Der Außenumfang des Isolatorkörpers 17 ist hermetisch dicht mit der Innenwand des Mantelrohrs 16 verbunden, beispielsweise durch Metallisieren des Isolatorkörpers 17 und Anlöten an die Innenwand des Rohres 16. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rohrwand 16 eine Auskleidung 37 aus Wolfram oder Molybdän oder derenLegierungen mit Re, Pt usw. auf der Innenseite auf. Die Auskleidung 37 hat in einem typischen Ausführungsbeispiel eine Wandstärke von 0,13 bis 0,25 mm (0,005 bis 0,010") und ist eng mit der Innenwand des rostfreien Stahlteils des Kolbens 16 verbunden, beispielsweise dadurch, daß die äußere rostfreie Stahlwand 16 auf das Auskleidungsrohr 37 gezogen wird. Die Auskleidung- 37 dient dazu, eine besser hitzebeständige Auskleidung verfügbar zu haben, um die Partikelbombardierung
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aufzunehmen, die von der Glimmentladung erhalten wird, um sie aufzuheizen, und hat auch eine sehr niedrige Wasserstoff-Diffusionsrate.
In einer anderen Ausflihrungsform werden Helium oder andere die Glimmentladung tragende Gase als Gasfüllung verwendet, so daß Wasserstoff-Diffusion durch die Wände des Gefäßes nicht so wichtig ist. In diesem Falle wird also die Auskleidung-37 weggelassen, so daß die Kompliziertheit der Simulatorkonstruktion erheblich reduziert wird und der Wärmeübergang durch die Außenwand 16 verbessert wird.
Der Isolatorkörper 17 weist einen axial gerichteten, zylindrischen Teil 38 auf, der in den Glimmentladungsbereich 34 vorsteht, um einen langen Kriechstromweg zu erhalten, so daß ein Kurzschluß der Innenelektrode 18 mit der Außenelektrode oder dem Mantel 16 verhindert wird. Zusätzlich ist der rohrförmige Vorsprung 38 vorzugsweise gewellt, um den Kriechweg noch weiter zu verlängern und die Möglichkeit zu minimieren, daß versprühtes Material in den Tälern des gewellten Teils der Struktur niedergeschlagen wird.
Eine Anzahl Durchführungs-Metallstifte 39 verläuft axial durch den Isolatorkörper 171, um eine elektrische Verbindung zu den Thermoelementen innerhalb der Glimmentladungskammer 34 herzustellen. Die Durchführungsstifte 39 sind hermetisch in den Isolatorkörper eingesetzt und werden beispielsweise durch Schweißen an die Leitungen 25 angeschlossen. Isolatorperlen 41 sind auf die Leitungen 25 aufgefädelt, um eine elektrische Isolierung zwischen den Thermoelementleitungen und dem geerdeten Mantel 16 zu schaffen. Ein hitzebeständiger Rohrisolator 42 umgibt auch den Innenleiter 18 und die Leitung 22, um die Leitung und den Mitte Heiter 18 von der geerdeten Rohrwand 16 zu isolieren.
In einer anderen Ausflihrungsform ist die zentrale Wolframelektrode
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hohl und teilweise mit Silber gefüllt, so daß, wenn die zentrale Elektrode 18 auf Betriebstemperatur erwärmt wird, das Silber verdampft und jils Wärmerohr wirkt, um eine gleichförmige Temperaturverteilung innerhalb der Mittel elektrode 18 zu erreichen, so daß heiße Flecken verhindert werden.
Der Vorteil eines durch Glimmentladung beheizten Kernreaktor-Brennstoff-Stab-Wärmesimulators nach der Erfindung besteht im Gegensatz zu widerstandsbeheizten Simulatoren darin, daß der Simulatoraufbau nach der Erfindung leichter herzustellen ist und die Toleranzen weniger kritisch sind. Weiterhin können höhere Wärmeflußdichten in dem erfindungsgemäßen Aufbau leichter aufgenommen werden. Dieses letztere Merkmal ist besonders bedeutsam für thermische Simulatoren für Reaktor-Brennstoff-Stäbe für schnelle Brüter, wo die Wärmeflußforderung das Mehrfache derjenigen für wassergekühlte oder gasgekühlte Brennstoff-Stab-Simulatoren beträgt.
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Claims (10)

Patentansprüche
1.yWärmesimulator für Kernreaktor-Brennstoff-Stäbe, bestehend aus einer rohrförmigen Struktur, die zur Simulation der thermischen Eigenschaften eines Kernreaktor-Brennstoff-Stabes aufzuheizen ist, und einer Heizeinrichtung, die in Wärmeaustauschbeziehung zu der Rohrstruktur angeordnet ist, um diese Rohrstruktur auf Kernbrennstoff-Stab-Simulations-Temperatur zu heizen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung Einrichtungen aufweist, mit denen eine Glimmentladung-innerhalb der rohrförmigen Struktur aufgebaut werden kann, um die Rohrstruktur auf die Kernbrennstoff-Stab-Simulationstemperatur zu heizen.
2. Simulator nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladungs-Aufbaueinrichtung eine Elektrodenstcuktur aufweist, die in der rohrförmigen Struktur elektrisch gegen diese isoliert angeordnet ist, eine Einrichtung, mit der hermetisch ein Stück der Rohrstruktur, das die Elektrodenstruktur enthält, abgedichtet wird, und daß eine Gasfüllung, die eine Glimmentladung trägt, diesen abgedichteten Teil der Rohrstruktur und die Zwischenräume zwischen der Elektrodenstruktur und der rohrförmigen Struktur füllt.
3. Simulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß eine Stromversorgung vorgesehen ist, mit der eine eine Glimmentladung tragende elektrische Spannung und ein entsprechender Strom zwischen die Rohrstruktur und die interne Elektrodenstruktur gelegt wird, um eine Glimmentladung in der Gasfüllung zwischen der internen Elektrodenstruktur und der Rohrstruktur zu stützen.
4. Simulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung aus Wasserstoff und/Qder Helium besteht.
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5. Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstruktur aus Wolfram, Molybdän und/oder deren
- Legierungen besteht.
6. Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstruktur äußere und innere konzentrische Rohre aufweist, die in Wärmeaustauschbeziehung miteinander angeordnet sind, und daß das Innenrohr aus Wolfram, Molybdän und/oder deren Legierungen besteht.
7. Simulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr aus rostfreiem Stahl besteht.
8. Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung einen Druck innerhalb des abgedichteten Teils der.Rohrstruktur hat, der bei der Betriebstemperatur des Brennstoff-Stab-Simulators zwischen 10 und 10 Torr liegt.
9. Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt pd bei Betriebstemperatur des Brennstoff-Stab-Simulators zwischen 0,3 und 1,0 Torr Zentimeter liegt, wobei d der Abstand in cm zwischen der Elektrodenstruktur und der diese umgebenden Rohrstruktur im Glimmentladungsbereich ist und ρ -der Druck der Glimmentladungs-Gasfüllung in Torr bei der Betriebstemperatur der Glimmentladung.
10. Simulator nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstruktur hohl ist und in der hohlen Elektrode Silber angeordnet ist, so daß eine gleichförmige Tßmperaturverteilung innerhalb der hohlen Elektrode erreicht wird.
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L e e r s e i t e
DE19742427662 1973-06-11 1974-06-07 Waermesimulator Pending DE2427662A1 (de)

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