RU2587980C2

RU2587980C2 - Electrical fluid heating device, method of its production and application for electric simulating nuclear fuel rods

Info

Publication number: RU2587980C2
Application number: RU2013156068/07A
Authority: RU
Inventors: Д'ЭЙОН Люк ГРО; Жеро КЮБИЗОЛЛЬ
Original assignee: Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2016-06-27

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to electric heaters, preferably using a electric simulation of nuclear fuel rods to be connected in assembly in power reactors. Device (1) for heating of liquid (Liq.) with increased heat flow includes tubular resistor (2) fed with direct current to heat the liquid due to heat conductivity through embraced by direct mechanical contact electrically insulating and heat conducting intermediate element (6, 22), the complex tubular resistor/intermediate element is surrounded by a cover (7) intended for submersion into a heated liquid, at least part of its length.

EFFECT: device provides creation of uniform heat flow, reliable in operation and has long service life.

20 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к новому электрическому устройству нагрева жидкости с увеличенным тепловым потоком.The invention relates to a new electric device for heating a liquid with an increased heat flux.

Основным вариантом применения изобретения является реализация нового устройства электрического моделирования ядерных топливных стержней, предназначенных для соединения в сборки при помощи поддерживающих решеток и для использования в так называемых энергетических ядерных реакторах, в частности работающих с водой под давлением (сокращенно на французском языке REP или на английском языке PWR - реактор с водой под давлением). Как будет описано ниже, применение такого устройства позволяет производить термогидравлическую оценку качества топливных стержней посредством отслеживания наступления критического кипения жидкости, в которую они должны быть погружены.The main application of the invention is the implementation of a new device for electrical modeling of nuclear fuel rods, designed for assembly into assemblies using support grids and for use in so-called nuclear power reactors, in particular, working with pressurized water (abbreviated in French REP or in English PWR - pressurized water reactor). As will be described below, the use of such a device allows thermohydraulic assessment of the quality of fuel rods by monitoring the onset of critical boiling of the liquid in which they should be immersed.

В целом изобретение предназначено для увеличения срока службы и улучшения качества существующих устройств нагрева с увеличенным тепловым потоком, в частности, для оценки качества существующих устройств электрического моделирования ядерных топливных стержней с увеличенным тепловым потоком.In general, the invention is intended to increase the service life and improve the quality of existing heating devices with increased heat flux, in particular, to assess the quality of existing devices for electrical modeling of nuclear fuel rods with increased heat flux.

Хотя описание представлено для этого основного варианта применения, заявленное устройство можно использовать для нагрева жидкости, в которую его погружают.Although the description is presented for this main application, the claimed device can be used to heat the liquid into which it is immersed.

Уровень техникиState of the art

Для оценки качества сборки ядерных топливных стержней, предназначенной для использования в энергетическом ядерном реакторе с водой под давлением (REP), необходимо провести испытания на критическое кипение. В частности, необходимо иметь возможность отслеживать наступление критического кипения. Действительно, в целом критическое кипение можно определить как резкое повышение температуры стенки при незначительном изменении термогидравлических параметров управления. Конкретно оно выражается резким ухудшением теплообмена между нагревающей стенкой и окружаемым ею теплоносителем. В реакторе REP наступление этого явления может привести к разрыву оболочки ядерного топливного стержня.To evaluate the quality of the assembly of nuclear fuel rods, intended for use in a nuclear energy reactor with water under pressure (REP), it is necessary to conduct tests for critical boiling. In particular, it is necessary to be able to track the onset of critical boiling. Indeed, in general, critical boiling can be defined as a sharp increase in wall temperature with a slight change in the thermohydraulic control parameters. Specifically, it is expressed by a sharp deterioration in heat transfer between the heating wall and the coolant surrounding it. In the REP reactor, the occurrence of this phenomenon can lead to rupture of the shell of the nuclear fuel rod.

До настоящего времени применяемые устройства электрического моделирования ядерного топливного стержня с увеличенным тепловым потоком можно определить как устройства прямого нагрева. Действительно, оболочка устройства представляет собой также элемент с функцией резистора. Иначе говоря, происходит прямой нагрев оболочки.To date, the applied devices for electrical modeling of a nuclear fuel rod with an increased heat flux can be defined as direct heating devices. Indeed, the shell of the device is also an element with a resistor function. In other words, the shell is directly heated.

Однако современные ядерные топливные сборки, в частности, предназначенные для применения в реакторах REP, имеют более сложную конструкцию и более высокие термические характеристики, чем ранее использовавшиеся сборки, что делает невозможными обычные процедуры оценки качества, в частности, что касается соответствия устройств электрического моделирования стержней, объединенных в сборку.However, modern nuclear fuel assemblies, in particular those intended for use in REP reactors, have a more complex structure and higher thermal characteristics than previously used assemblies, which makes normal quality assessment procedures impossible, in particular with regard to the correspondence of electric rod modeling devices, united in assembly.

Так, авторы изобретения установили, что современные поддерживающие решетки, которые образуют значительные отводы тока, могут вызвать быстрое разрушение устройств электрического моделирования стержней прямого нагрева: точки контакта между выступами рассматриваемой поддерживающей решетки и данным стержнем могут привести к появлению резкого скачка тока и, следовательно, к локальному электролизу, что является причиной быстрого разрушения стержней. Таким образом, авторы изобретения пришли к выводу, что устройства электрического моделирования с прямым нагревом могут препятствовать надежной оценке качества топливных сборок.Thus, the inventors have found that modern support gratings, which form significant current outlets, can cause rapid destruction of electrical modeling devices of direct heating rods: the contact points between the protrusions of the supporting grid in question and this rod can lead to a sharp current surge and, therefore, local electrolysis, which is the reason for the rapid destruction of the rods. Thus, the inventors have come to the conclusion that direct-heating electrical modeling devices can interfere with a reliable assessment of the quality of fuel assemblies.

Кроме того, в зависимости от необходимого типа устройств прямого нагрева оболочки с функцией резистора должны быть очень тонкими, чтобы их электрическое сопротивление соответствовало имеющимся источникам электрического питания, что отрицательно сказывается на сроке службы рассматриваемых устройств моделирования и на возможности надежной оценки качества сборок.In addition, depending on the type of device used for direct heating, the shells with the function of a resistor must be very thin so that their electrical resistance matches the available sources of electrical power, which negatively affects the service life of the considered simulation devices and the possibility of a reliable assessment of the quality of assemblies.

Кроме того, использование устройства электрического моделирования прямого нагрева предполагает его эффективную и надежную электрическую изоляцию при одних и тех же условиях работы, что можно обеспечить только с применением сложных технологий и дорогих материалов, которые все равно являются хрупкими и имеют ограниченный срок службы.In addition, the use of a direct heating electrical simulation device assumes its efficient and reliable electrical isolation under the same operating conditions, which can only be achieved using sophisticated technologies and expensive materials that are still fragile and have a limited service life.

Наконец, по определению, устройства электрического моделирования с прямым нагревом не могут быть использованы для оценки качества ядерных топливных сборок, предназначенных для погружения в электропроводящий теплоноситель. Однако, исследования по обеспечению надежности будущих ядерных реакторов на быстрых нейтронах (RNR), называемых реакторами IV-го поколения и работающих на натриевом теплоносителе (RNR-Na), требуют также проведения испытаний кипения натрия с увеличенным тепловым потоком. Поскольку натрий изначально имеет повышенную электропроводимость, устройства электрического моделирования с прямым нагревом невозможно использовать при указанных испытаниях кипения для реакторов (RNR).Finally, by definition, direct-heated electrical modeling devices cannot be used to assess the quality of nuclear fuel assemblies designed to be immersed in an electrically conductive coolant. However, studies to ensure the reliability of future fast neutron reactors (RNRs), referred to as 4th generation reactors and operating on a sodium coolant (RNR-Na), also require tests for boiling sodium with an increased heat flux. Since sodium initially has increased electrical conductivity, direct-heated electrical simulation devices cannot be used in these RNR boiling tests.

Другие существующие устройства электрического моделирования являются устройствами с непрямым нагревом, так как сопротивления или резисторы выполнены в виде нитей, питаемых трехфазным током.Other existing devices for electrical modeling are devices with indirect heating, as the resistors or resistors are made in the form of filaments fed by a three-phase current.

Эти устройства не являются удовлетворительными, так как они создают неравномерный тепловой поток с профилем в виде прибойной волны в поперечном направлении к оболочке, то есть с азимутальным профилем в виде прибойной волны.These devices are not satisfactory, since they create an uneven heat flux with a profile in the form of a breaking wave in the transverse direction to the shell, that is, with an azimuthal profile in the form of a breaking wave.

Задача изобретения состоит в создании устройства электрического моделирования ядерного топливного стержня с увеличенным тепловым потоком, позволяющего полностью или частично устранить вышеуказанные недостатки, являющегося надежным, создающего равномерный тепловой поток и имеющего большой срок службы, чтобы выдерживать большое число испытаний прочности к кипению.The objective of the invention is to create a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod with an increased heat flux, which allows to completely or partially eliminate the above disadvantages, which is reliable, creates a uniform heat flux and has a long service life to withstand a large number of boiling strength tests.

Еще одна задача изобретения состоит в создании нового устройства электрического моделирования ядерного топливного стержня с увеличенным тепловым потоком, позволяющего производить испытания прочности к кипению с небольшими затратами и в гарантированные сроки.Another objective of the invention is to create a new device for electrical modeling of a nuclear fuel rod with an increased heat flux, which allows for testing boiling strength at low cost and in a guaranteed time.

В целом, изобретение призвано предложить устройство электрического моделирования ядерного топливного стержня с увеличенным и равномерным по азимуту тепловым потоком, которое является надежным и имеет большой срок службы.In General, the invention is intended to offer a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod with an increased and uniform azimuthal heat flow, which is reliable and has a long service life.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Поставленные задачи решены в электрическом устройстве нагрева жидкости, которое, согласно изобретению, содержит:The tasks are solved in an electric device for heating a liquid, which, according to the invention, contains:

- первую трубку из электропроводящего материала, образующую резистор,- the first tube of electrically conductive material forming a resistor,

- два электрических соединения, каждое из которых посажено в один из концов резистора, при этом электрические соединения выполнены с возможностью подачи и, соответственно, вывода постоянного тока через резистор,- two electrical connections, each of which is seated at one end of the resistor, while the electrical connections are configured to supply and, accordingly, output DC current through the resistor,

- промежуточный элемент из материала, который одновременно является теплопроводным и электроизоляционным, охватывающий с прямым механическим контактом соответственно резистор и оба электрических соединения, по меньшей мере, на части их длины,- an intermediate element of a material that is both thermally conductive and electrical insulating, covering with a direct mechanical contact, respectively, a resistor and both electrical connections, at least for part of their length,

- вторую трубку, образующую оболочку, выполненную из теплопроводящего материала и охватывающую с прямым механическим контактом теплопроводящий промежуточный элемент, при этом оболочка предназначена для погружения, по меньшей мере, на большей части своей длины в нагреваемую жидкость.- a second tube forming a shell made of a heat-conducting material and embracing a heat-conducting intermediate element with direct mechanical contact, the shell being designed to immerse at least most of its length in a heated fluid.

Иначе говоря, заявленное решение в основном состоит:In other words, the claimed solution basically consists of:

- в использовании такого же типа трубчатого резистора, что и в используемых в настоящее время устройствах электрического моделирования с прямым нагревом, чтобы получать увеличенный тепловой поток с осевым профилем, задаваемым исключительно посредством изменения толщины резистора, и с равномерным поперечным профилем, то есть с профилем без азимутального изменения,- in using the same type of tubular resistor as in currently used direct-heating electric modeling devices in order to obtain an increased heat flux with an axial profile specified exclusively by changing the thickness of the resistor and with a uniform transverse profile, that is, with a profile without azimuthal change

- в питании указанного трубчатого резистора постоянным током,- in the power supply of the specified tubular resistor with direct current,

- в реализации уменьшенных радиальных размеров трубчатого резистора, чтобы изолировать его электрически при помощи электроизоляционного и в то же время теплопроводящего промежуточного элемента, предпочтительно с очень высоким коэффициентом теплопроводности, такого как нитрид бора, и- in the implementation of the reduced radial dimensions of the tubular resistor in order to isolate it electrically with an electrical insulating and at the same time heat-conducting intermediate element, preferably with a very high coefficient of thermal conductivity, such as boron nitride, and

- в закрывании комплекса трубчатый резистор/промежуточный элемент оболочкой из теплопроводящего материала с заданным наружным диаметром типа диаметра оболочек стержней для реакторов REP, предпочтительно из металла, не ржавеющего в деминерализованной воде.- in closing the complex, the tubular resistor / intermediate element with a shell of heat-conducting material with a given outer diameter such as the diameter of the shells of the rods for the REP reactors, preferably of metal, not rusting in demineralized water.

Электрическое устройство нагрева, которое можно определить как устройство непрямого нагрева (трубчатый резистор опосредованно нагревает жидкость за счет теплопроводности через промежуточный элемент и оболочку), позволяет добиться увеличенного теплового потока до нескольких МВт/м² и имеет те же метрологические качества, которые отмечаются на эффективных существующих устройствах электрического моделирования с прямым нагревом.An electric heating device, which can be defined as an indirect heating device (a tubular resistor indirectly heats the liquid due to heat conduction through the intermediate element and the shell), allows to increase the heat flux up to several MW / m ² and has the same metrological qualities that are observed on the effective existing direct heating electrical modeling devices.

Иначе говоря, благодаря заявленному устройству можно производить оценку качества ядерных топливных стержней, предназначенных для силовых реакторов типа REP. Кроме того, учитывая электрическую изоляцию устройства по отношению к внешней окружающей среде, позволяющую устранить многие проблемы монтажа, можно также производить оценку качества сборок ядерных топливных стержней с использованием современных поддерживающих решеток без риска быстрого разрушения трубчатого резистора, которое помешало бы успешно завершать испытания на критическое кипение, как это может происходить с существующими в настоящее время устройствами электрического моделирования с прямым нагревом.In other words, thanks to the claimed device, it is possible to evaluate the quality of nuclear fuel rods designed for REP type power reactors. In addition, given the electrical isolation of the device in relation to the external environment, which eliminates many installation problems, it is also possible to evaluate the quality of nuclear fuel rod assemblies using modern support grids without the risk of rapid destruction of the tubular resistor, which would prevent the critical boiling tests from completing successfully as can be the case with current direct-heating electrical modeling devices.

Чтобы уменьшить термическое сопротивление на границах раздела между различными компонентами устройства, прямые механические контакты одновременно между промежуточным элементом и резистором и между промежуточным элементом и оболочкой обеспечены за счет плотной посадки.To reduce thermal resistance at the interfaces between the various components of the device, direct mechanical contacts simultaneously between the intermediate element and the resistor and between the intermediate element and the shell are ensured by a tight fit.

Предпочтительно в заявленном устройстве можно предусмотреть одну или несколько механических вставок, устанавливаемых внутри резистора, при этом механическая(ие) вставка(и) выполнена(ы) с возможностью механического поддержания трубчатого резистора. В частности, такие вставки предпочтительно могут поддерживать трубчатую стенку резистора в случае обжатия оболочки на всем устройстве. Предпочтительно механическая(ие) вставка(и) выполнена(ы) из керамического материала, такого как оксид магния, оксид алюминия, диоксид циркония. Керамические вставки отличаются одновременно хорошей механической прочностью и высоким удельным электрическим сопротивлением, что и требуется для осуществления изобретения.Preferably, one or more mechanical inserts installed inside the resistor can be provided in the inventive device, while the mechanical insert (s) are (are) configured to mechanically maintain the tubular resistor. In particular, such inserts can preferably support the tubular wall of the resistor in the case of crimping the sheath over the entire device. Preferably, the mechanical insert (s) are made of ceramic material such as magnesium oxide, alumina, zirconia. Ceramic inserts are simultaneously distinguished by good mechanical strength and high electrical resistivity, which is what is required for the implementation of the invention.

Предпочтительно трубчатый резистор выполнен из материала Inconel 600 или из медно-никелевого сплава 70/30.Preferably, the tubular resistor is made of Inconel 600 or a 70/30 copper-nickel alloy.

Предпочтительно электроизоляционный и теплопроводный промежуточный элемент выполнен в виде столбика из множества таблеток с отверстием в центре, посаженных друг на друга. За счет этого облегчается монтаж изолирующего элемента вокруг резистора. Предпочтительно таблетки промежуточного элемента выполнены из нитрида бора или из нитрида алюминия. В частности, нитрид бора имеет термические и электрические характеристики, вполне удовлетворяющие условиям реализации изобретения. Кроме того, изготовление таблеток из нитрида бора позволяет получить компактный промежуточный элемент.Preferably, the electrical insulating and heat-conducting intermediate element is made in the form of a column of many tablets with a hole in the center, mounted on top of each other. This facilitates the installation of an insulating element around the resistor. Preferably, the tablets of the intermediate element are made of boron nitride or aluminum nitride. In particular, boron nitride has thermal and electrical characteristics that fully satisfy the conditions for implementing the invention. In addition, the manufacture of boron nitride tablets provides a compact intermediate element.

Для обеспечения коррозионной стойкости предпочтительно оболочку выполняют из металла, не ржавеющего в деминерализованной воде, как правило, в воде с температурой 350°C и даже 600°C в переходном режиме. Предпочтительно речь идет о нержавеющей стали 316L или о сплаве никель/хром/железо с массовым содержанием никеля более 50%, предпочтительно с составом, в который входят не менее 72% никеля, от 14% до 17% хрома, от 6% до 10% железа (сплав называют также Inconel 600; в его состав могут входить также несколько дополнительных элементов в небольшом количестве, таких как Mn (не более 1%), и/или Cu (не более 0,5%), и/или Si (не более 0,5%), и/или C, и/или S).To ensure corrosion resistance, the shell is preferably made of a metal that does not rust in demineralized water, typically in water at a temperature of 350 ° C and even 600 ° C in transition mode. Preferably, this is a 316L stainless steel or a nickel / chromium / iron alloy with a nickel mass content of more than 50%, preferably with a composition comprising at least 72% nickel, from 14% to 17% chromium, from 6% to 10% iron (the alloy is also called Inconel 600; it may also contain several additional elements in small quantities, such as Mn (not more than 1%), and / or Cu (not more than 0.5%), and / or Si (not more than 0.5%), and / or C, and / or S).

Предпочтительно оба электрических соединения представляют собой цельные детали, которые позволяют вставить термопары в оболочку, что будет описано ниже. Предпочтительно эти цельные детали выполнены из проводящего материала, содержащего медь или никель, или из молибдена, если для них оказывается необходимой высокотемпературная термическая обработка, в частности сверхбыстрая закалка.Preferably, both electrical connections are integral parts that allow thermocouples to be inserted into the jacket, as will be described later. Preferably, these integral parts are made of a conductive material containing copper or nickel, or of molybdenum, if they require high-temperature heat treatment, in particular ultra-fast hardening.

Предпочтительно заявленное устройство является устройством электрического моделирования ядерного топливного стержня.Preferably, the claimed device is a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod.

Оно содержит множество термопар, предпочтительно вставленных, каждая, в паз, выполненный на наружной периферии оболочки. Таким образом, в отличие от известных устройств электрического моделирования термопары можно вставлять с высокой точностью. Эти термопары обычно являются термопарами типа N с оболочкой из Inconel 600.It comprises a plurality of thermocouples, preferably inserted each in a groove formed on the outer periphery of the shell. Thus, unlike the known devices of electrical modeling, thermocouples can be inserted with high accuracy. These thermocouples are typically type N thermocouples with an Inconel 600 sheath.

Поставленная задача решена также в способе изготовления электрического устройства нагрева жидкости, при этом указанное устройство содержит:The problem is also solved in a method of manufacturing an electric device for heating a liquid, while the specified device contains:

- вторую трубку, образующую оболочку, выполненную из теплопроводящего материала и охватывающую с прямым механическим контактом теплопроводящий промежуточный элемент, при этом оболочка предназначена для погружения, по меньшей мере, на большей части своей длины в нагреваемую жидкость,- a second tube forming a shell made of a heat-conducting material and enveloping with a direct mechanical contact a heat-conducting intermediate element, while the shell is designed to immerse at least most of its length in a heated fluid,

при этом способ включает, по меньшей мере, один этап обжатия оболочки на промежуточном элементе и резисторе для обеспечения их плотной посадки между собой.the method includes at least one step of crimping the shell on the intermediate element and the resistor to ensure their tight fit between them.

Предпочтительно этап обжатия позволяет также уплотнить электроизоляционный промежуточный элемент с повышением его теплопроводности.Preferably, the reduction step also allows the electrical insulating intermediate element to be densified with an increase in its thermal conductivity.

Для осуществления этапа обжатия можно предусмотреть три альтернативных варианта:To carry out the crimping step, three alternative options can be provided:

- либо при помощи обработки ковкой наружного диаметра оболочки: при этом различные зазоры при монтаже между резистором, твердым изолирующим промежуточным элементом и оболочкой выбираются за счет уменьшения наружного диаметра в результате ковки с одновременным осевым расширением,- either by forging the outer diameter of the shell: while the various clearances during installation between the resistor, the solid insulating intermediate element and the shell are selected by reducing the outer diameter as a result of forging with simultaneous axial expansion,

- либо за счет воздействия изостатическим давлением на внутренний диаметр резистора: при этом различные зазоры при монтаже между резистором, твердым изолирующим промежуточным элементом и оболочкой выбираются за счет расширения внутреннего диаметра в результате действия изостатического давления и причем без осевого расширения,- either due to the action of isostatic pressure on the inner diameter of the resistor: in this case, various gaps during installation between the resistor, the solid insulating intermediate element and the shell are selected due to the expansion of the inner diameter as a result of the action of isostatic pressure and without axial expansion,

- либо посредством термического фреттажа с нагревом оболочки за счет эффекта Джоуля при одновременном охлаждении резистора за счет внутреннего пропускания теплоносителя в течение всей продолжительности этапа. В этом варианте в электрических соединениях выполняют отверстия, предпочтительно размером 3 мм.- either through thermal fretting with heating the shell due to the Joule effect while cooling the resistor due to the internal transmission of the coolant throughout the duration of the stage. In this embodiment, holes are made in the electrical connections, preferably 3 mm in size.

При вариантах обжатия посредством ковки или при помощи изостатического давления (гидростатическое расширение) эти этапы можно осуществлять, по меньшей мере, по длине оболочки с установленными на место электрическими соединениями, причем к последним можно применить удлинение.With compression options by forging or by means of isostatic pressure (hydrostatic expansion), these steps can be carried out at least along the length of the sheath with the electrical connections in place, and elongation can be applied to the latter.

Объектом изобретения является также способ изготовления электрического устройства нагрева жидкости, при этом указанное устройство содержит:The object of the invention is also a method of manufacturing an electrical device for heating a liquid, wherein said device comprises:

- вторую трубку, образующую оболочку, выполненную из теплопроводящего материала и охватывающую с прямым механическим контактом промежуточный элемент, при этом оболочка предназначена для погружения, по меньшей мере, на большей части своей длины в нагреваемую жидкость,- a second tube forming a shell made of heat-conducting material and covering an intermediate element with direct mechanical contact, the shell being designed to immerse at least most of its length in a heated fluid,

при этом способ, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, один этап напыления керамического материала промежуточного элемента на резистор, этап шлифования промежуточного элемента, нанесенного на резистор, этап напыления металлического материала оболочки на промежуточный элемент и, наконец, этап шлифования металлической оболочки.wherein the method according to the invention comprises at least one step of spraying the ceramic material of the intermediate element onto the resistor, a step of grinding the intermediate element deposited on the resistor, a step of spraying the metallic material of the shell on the intermediate element, and finally, a step of grinding the metal shell.

Технологии напыления покрытия, применяемые в рамках изобретения, могут быть любыми технологиями нанесения поверхностного покрытия из металлов для оболочки или из керамики для промежуточного элемента, совместимыми с требуемыми спецификациями, например осаждение в паровой фазе, в жидкой фазе, электролиз, эпитаксия и т.д.The coating spraying technologies used in the framework of the invention can be any coating technology from a metal for a shell or ceramic for an intermediate element that is compatible with the required specifications, for example, vapor deposition, liquid phase deposition, electrolysis, epitaxy, etc.

Элементы с нанесенным покрытием можно шлифовать по очень небольшой толщине, чтобы компенсировать их относительно низкую проводимость. Авторы изобретения считают, что для этапа напыления покрытия и для этапа шлифования наиболее подходящими материалами являются диоксид циркония и оксид алюминия.Coated elements can be ground to a very small thickness to compensate for their relatively low conductivity. The inventors believe that for the spraying step of the coating and for the grinding step, zirconia and alumina are the most suitable materials.

Для получения заявленного устройства электрического моделирования ядерного топливного стержня с увеличенным и равномерным тепловым потоком в основном необходимо контролировать максимальные внутренние температуры, связанные с геометрией и с материалами, а также с термическими сопротивлениями на поверхностях раздела.To obtain the claimed device for electrical modeling of a nuclear fuel rod with an increased and uniform heat flow, it is mainly necessary to control the maximum internal temperatures associated with the geometry and materials, as well as with thermal resistances on the interface.

Так, следует стремиться минимизировать радиальное расстояние, которое должен пройти тепловой поток, излучаемый резистором, при этом выбор материалов для резистора, оболочки и промежуточного элемента позволяет максимизировать их теплопроводность.So, one should strive to minimize the radial distance that the heat flux emitted by the resistor must pass, while the choice of materials for the resistor, shell, and intermediate element allows to maximize their thermal conductivity.

Наконец, благодаря заявленным способам, термические сопротивления на границах раздела уменьшаются за счет радиального сжатия, получаемого при обжатии оболочки на устройстве, или за счет напыления различных элементов.Finally, thanks to the claimed methods, the thermal resistances at the interfaces are reduced due to the radial compression obtained by compressing the shell on the device, or by spraying various elements.

Предпочтительно дополнительно выполняют ряд продольных пазов для установки в каждый из них термопары с целью получения устройства электрического моделирования ядерного топливного стержня.Preferably, a series of longitudinal grooves are additionally performed for installing thermocouples in each of them in order to obtain an electrical simulation device for a nuclear fuel rod.

Таким образом, позиционирование термопар, вставляемых в оболочку в разных азимутальных и продольных положениях, является очень точным, примерно с точностью около миллиметра.Thus, the positioning of thermocouples inserted into the shell in different azimuthal and longitudinal positions is very accurate, with an accuracy of about a millimeter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие преимущества и отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта осуществления, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.Other advantages and features of the invention will be more apparent from the following detailed description of an embodiment, presented by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1 показано известное устройство электрического моделирования ядерного топливного стержня, вид в продольном разрезе;Figure 1 shows a known device for electrical modeling of a nuclear fuel rod, a view in longitudinal section;

на фиг.2 показано устройство электрического моделирования ядерного топливного стержня согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в продольном разрезе;figure 2 shows a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod according to the first embodiment of the invention, a view in longitudinal section;

на фиг.3 показано устройство электрического моделирования ядерного топливного стержня согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в продольном разрезе.figure 3 shows a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod according to the second variant embodiment of the invention, a view in longitudinal section.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Следует уточнить, что известное (фиг.1) и заявленное (фиг.2) устройства электрического моделирования должны обеспечивать обнаружение наступления критического кипения, определяемого как резкий скачок температуры стенки при незначительном изменении термогидравлических параметров управления.It should be clarified that the known (Fig. 1) and claimed (Fig. 2) electrical modeling devices should provide detection of the onset of critical boiling, defined as a sharp jump in wall temperature with a slight change in the thermo-hydraulic control parameters.

Следует также отметить, что на фиг.1-3 обозначениями Lt, Ln и Lc показаны:It should also be noted that in FIGS. 1-3, the symbols Lt, Ln and Lc show:

Lt: общая длина устройства;Lt: total device length;

Ln: длина, на которую устройство погружено в жидкость;Ln: length over which the device is immersed in a liquid;

Lc: длина нагрева устройства.Lc: heating length of the device.

Следует отметить, что монтаж известного устройства электрического моделирования (фиг.1) предусматривает погружение электрического соединения, тогда как монтаж заявленного устройства электрического моделирования (фиг.2) позволяет не погружать электрические соединения, что является преимуществом, так как можно не выполнять сложную электрическую изоляцию относительно внешней окружающей среды.It should be noted that the installation of the known electrical simulation device (Fig. 1) involves immersion of the electrical connection, while the installation of the claimed electrical simulation device (Fig. 2) allows not to immerse the electrical connections, which is an advantage, since it is possible not to perform complex electrical insulation with external environment.

Следует также уточнить, что для осуществления испытаний на критическое кипение заявленное устройство электрического моделирования помещают внутри сборки (не показано) из нескольких идентичных устройств с поддерживающими решетками внутри бака (не показан), содержащего предназначенную для нагрева жидкость, при этом выступающие из бака электрические соединения изолированы от него при помощи соответствующих средств, и в трубчатый резистор подают постоянный ток. Для реакторов с водой под давлением нагреваемой жидкостью является вода. В других вариантах применения можно использовать другую нагреваемую жидкость. Как правило, для реакторов на быстрых нейтронах RNR-Na нагреваемой жидкостью является натрий.It should also be clarified that for critical boiling tests, the claimed electrical simulation device is placed inside an assembly (not shown) from several identical devices with supporting grids inside a tank (not shown) containing the liquid intended for heating, while the electrical connections protruding from the tank are isolated from it by appropriate means, and a direct current is supplied to the tubular resistor. For pressurized water reactors, the heated fluid is water. In other applications, another heated fluid may be used. Typically, for RNR-Na fast neutron reactors, the heated fluid is sodium.

При испытаниях на критическое кипение для каждого устройства электрического моделирования задают следующие параметры:In critical boiling tests, the following parameters are set for each electrical simulation device:

- длина Lc нагрева, как правило, от 1 до 4,3 метра;- the length Lc of heating, as a rule, from 1 to 4.3 meters;

- осевой профиль теплового потока на каждый стержень, как правило, от 0.2 до 3 МВт/м²;- the axial profile of the heat flow to each rod, as a rule, from 0.2 to 3 MW / m ² ;

- наружный диаметр оболочки, как правило, от 8.5 до 12.9 мм;- the outer diameter of the shell, as a rule, from 8.5 to 12.9 mm;

- общая электрическая мощность, как правило, от 0.5 до 10 МВт.- total electric power, as a rule, from 0.5 to 10 MW.

Точно так же, при этих испытаниях для соединенных между собой нескольких устройств электрического моделирования задают следующие параметры;In the same way, during these tests, the following parameters are set for several interconnected electrical simulation devices;

- тип и положения поддерживающих решеток, определяющие тип и шаг решетки сборки,- the type and position of the supporting grids, determining the type and pitch of the assembly lattice,

- ограниченное число устройств в каждой сборке, как правило, от 19 до 37. Рабочими условиями для нагреваемой жидкости, обозначенной Liq на фигурах (деминерализованная вода), являются:- a limited number of devices in each assembly, as a rule, from 19 to 37. The operating conditions for the heated fluid indicated by Liq in the figures (demineralized water) are:

- давление от 1 до 172 бар,- pressure from 1 to 172 bar,

- температура от 50 до 350°C,- temperature from 50 to 350 ° C,

- расход от 0.1 до 40 кг/с при условиях теплового потока и общей мощности, применяемых для каждого устройства, как будет показано ниже.- flow rate from 0.1 to 40 kg / s under heat flow conditions and the total power used for each device, as will be shown below.

Для ясности одинаковые элементы известного и заявленного устройств обозначены одинаковыми позициями.For clarity, the same elements of the known and claimed devices are denoted by the same positions.

На фиг.1 показано известное устройство электрического моделирования, называемое устройством прямого нагрева. Известное устройство 1 содержит резистор 2 в виде трубки, которая служит также оболочкой. Иначе говоря, трубчатая оболочка 2 выполняет также функцию электрического резистора, то есть функцию детали, в которую подают ток для нагрева жидкости, в которую погружено устройство. Внутреннее пространство 20 резистора/трубчатой оболочки 2 заполнено азотом под давлением. Два электрических соединения 30, 31 посажены, каждое, в один из концов оболочки/резистора 2. Одно из соединений 30 служит для подачи тока: оно имеет в центре отверстие для установки измерительных термопар 4, которые расположены в продольном направлении вдоль оси устройства во внутреннем пространстве 20 оболочки.Figure 1 shows a known device for electrical modeling, called a direct heating device. The known device 1 contains a resistor 2 in the form of a tube, which also serves as a shell. In other words, the tubular shell 2 also performs the function of an electrical resistor, that is, the function of the part into which current is supplied to heat the liquid into which the device is immersed. The inner space 20 of the resistor / tubular shell 2 is filled with nitrogen under pressure. Two electrical connections 30, 31 are mounted, each at one end of the sheath / resistor 2. One of the connections 30 is used to supply current: it has a hole in the center for installing measuring thermocouples 4, which are located in the longitudinal direction along the axis of the device in the inner space 20 shells.

С этой стороны герметизацию азота под давлением во внутреннем пространстве 20 оболочки 2 обеспечивают одновременно при помощи самого соединения 30 и при помощи концевой пробки 5 из электроизоляционного материала. Другое из соединений 31 служит для выхода тока: оно является цельным и тоже выполняет функцию герметичной пробки.On this side, sealing nitrogen under pressure in the inner space 20 of the shell 2 is provided simultaneously with the connection 30 itself and with the help of the end plug 5 of electrical insulating material. Another of the connections 31 serves to output current: it is solid and also serves as a sealed plug.

Основными недостатками известного устройства электрического моделирования с прямым нагревом, показанного на фиг.1, являются:The main disadvantages of the known electric simulation device with direct heating, shown in figure 1, are:

- сложность установки устройства в испытательный бак,- the complexity of installing the device in a test tank,

- в случае использования поддерживающих решеток они образуют отводы для тока, которые могут привести к быстрому разрушению оболочки/резистора 2, нагреваемого непосредственно током питания: это может помешать успешному завершению испытаний. Это еще больше касается современных поддерживающих решеток, так как они являются более толстыми и более высокими, чем поддерживающие решетки более ранних конструкций;- in the case of the use of supporting grids, they form current outlets that can lead to the rapid destruction of the shell / resistor 2, heated directly by the supply current: this can prevent the successful completion of the tests. This is even more true for modern support grids, as they are thicker and taller than support grids of earlier designs;

- оно не может быть использовано для проведения испытаний на критическое кипение жидкости с повышенной электропроводимостью, такой как натрий, предусмотренный для реакторов RNR-Na IV-го поколения.- it cannot be used for critical boiling tests of liquids with increased electrical conductivity, such as sodium, intended for IV generation RNR-Na reactors.

Для устранения этих недостатков при сохранении возможности получения увеличенных тепловых потоков порядка нескольких МВт/м², необходимых для качественной оценки топлива и имеющих такие же метрологические характеристики, что и в известном устройстве 1, авторы изобретения решили прежде всего разделить функцию оболочки и функцию резистора устройства.To eliminate these disadvantages, while maintaining the possibility of obtaining increased heat fluxes of the order of several MW / m ² , which are necessary for a qualitative assessment of fuel and having the same metrological characteristics as in the known device 1, the inventors decided to first separate the function of the shell and the function of the resistor of the device.

Таким образом, заявленное устройство 1 в основном содержит:Thus, the claimed device 1 mainly contains:

- резистор 2 такого же типа, что и трубчатый резистор известного устройства 1, показанного на фиг.1, для получения увеличенного теплового потока с осевым профилем, задаваемым исключительно изменением толщины резистора, и с равномерным поперечным профилем, то есть без азимутального изменения,- a resistor 2 of the same type as the tubular resistor of the known device 1 shown in FIG. 1, for obtaining an increased heat flux with an axial profile defined exclusively by changing the thickness of the resistor and with a uniform transverse profile, that is, without an azimuthal change,

- уменьшенные радиальные размеры трубчатого резистора для электрической изоляции при помощи электроизоляционного и в то же время теплопроводящего промежуточного элемента 6, 22 предпочтительно с очень высоким коэффициентом теплопроводности,- reduced radial dimensions of the tubular resistor for electrical insulation by means of an electrical insulating and at the same time heat-conducting intermediate element 6, 22, preferably with a very high coefficient of thermal conductivity,

- оболочку 7 из теплопроводящего материала, охватывающую комплекс трубчатый резистор 21 промежуточный элемент 6, 22, при этом наружным диаметром указанной оболочки является вышеуказанный заданный диаметр (8.5-12.9 мм), то есть диаметр оболочек ядерных топливных стержней, предназначенных для реакторов REP.- a shell 7 of heat-conducting material, covering the complex tubular resistor 21 of the intermediate element 6, 22, while the outer diameter of the shell is the above specified diameter (8.5-12.9 mm), that is, the diameter of the shells of nuclear fuel rods for REP reactors.

Кроме того, согласно изобретению, резистор 2 получает питание постоянным током через соединение 30. Для других вариантов применения, отличных от оценки качества ядерного топлива, электрическое питание может обеспечиваться однофазным переменным током.In addition, according to the invention, the resistor 2 receives direct current power through connection 30. For other applications other than nuclear fuel quality assessment, the electrical power can be provided by single-phase alternating current.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2, в качестве электроизоляционного и теплопроводящего промежуточного элемента служит столбик таблеток 6, которые в центре содержат отверстие и посажены друг на друга и вокруг трубчатого резистора 2 по всей его длине и на части электрических соединений 30, 31.In the embodiment shown in FIG. 2, a column of tablets 6 is used as an insulating and heat-conducting intermediate element, which in the center contain a hole and are seated on top of each other and around the tubular resistor 2 along its entire length and on part of the electrical connections 30, 31.

В варианте осуществления, показанном на фиг.3, в качестве электроизоляционного и теплопроводящего промежуточного элемента служит керамическое покрытие 22, нанесенное в жидком виде посредством напыления (термического напыления) непосредственно на трубчатый резистор 2.In the embodiment shown in FIG. 3, a ceramic coating 22, applied in liquid form by spraying (thermal spraying) directly onto the tubular resistor 2, is used as the electrical insulating and heat-conducting intermediate element.

Внутри резистора 2 помещены механические вставки 21 из керамики, чтобы поддерживать его стенку, в частности, когда оболочка вытягивается во время этапа обжатия посредством ковки. Вместо керамических вставок 21 можно также предусмотреть газ под давлением.Inside the resistor 2, mechanical ceramic inserts 21 are placed to support its wall, in particular when the shell is pulled during the crimping step by forging. Instead of ceramic inserts 21, pressure gas can also be provided.

Независимо от представленного варианта осуществления, чтобы максимально снизить тепловые сопротивления на границе раздела резистор 2/изолирующий промежуточный элемент 22, 6/оболочка 7 осуществляют радиальное сжатие полученного комплекса за счет обжатия оболочки 2 на остальной части 22, 6; 7 устройства 1. Эта операция обжатия позволяет также уплотнить электроизоляционный промежуточный элемент в виде уложенных друг на друга таблеток 6 с увеличением их теплопроводности.Regardless of the presented embodiment, in order to minimize thermal resistance at the interface of the resistor 2 / insulating intermediate element 22, 6 / shell 7 radially compress the resulting complex by compressing the shell 2 on the rest of 22, 6; 7 of the device 1. This crimping operation also allows to seal the electrical insulating intermediate element in the form of tablets 6 stacked on top of each other with an increase in their thermal conductivity.

Измерение для обеспечения испытаний на критическое кипение осуществляют при помощи термопар 4 типа N, охваченных оболочкой из Inconel 600 (сплав никель/хром/ железо с составом, в который входят, по меньшей мере, 72% никеля, 14-17% хрома, 6-10% железа; в состав могут также входить несколько дополнительных элементов в небольших количествах, таких как Mn (не более 1%), и/или Cu (не более 0,5%), и/или Si (не более 0,5%), и/или C, и/или S), каждую из которых располагают в разных осевых и азимутальных положениях в специальных местах с допуском +/- 2 мм.Measurement to ensure critical boiling tests is carried out using type 4 N thermocouples covered by an Inconel 600 sheath (nickel / chromium / iron alloy with a composition comprising at least 72% nickel, 14-17% chromium, 6- 10% iron; the composition may also include several additional elements in small quantities, such as Mn (not more than 1%), and / or Cu (not more than 0.5%), and / or Si (not more than 0.5% ), and / or C, and / or S), each of which is located in different axial and azimuthal positions in special places with a tolerance of +/- 2 mm.

Предпочтительно, как показано на фиг.2 и 3, каждую термопару 4 вставляют после этапа обжатия непосредственно в паз, выполненный на наружном диаметре оболочки 7. Таким образом, можно очень точно располагать термопары с вышеуказанным допуском.Preferably, as shown in FIGS. 2 and 3, each thermocouple 4 is inserted directly after the crimping step into a groove made on the outer diameter of the sheath 7. Thus, thermocouples with the above tolerance can be very precisely positioned.

Вокруг каждого электрического соединения 30, 31 можно выполнить элементы 5 герметизации из смолы для электрической изоляции резистора 2 и его соединений 30, 31 от оболочки 7.Around each electrical connection 30, 31, resin sealing elements 5 can be made to electrically isolate the resistor 2 and its connections 30, 31 from the sheath 7.

Например, заявленные устройства 1 электрического моделирования могут быть выполнены со следующими размерами и из следующих материалов:For example, the claimed device 1 electrical simulation can be performed with the following dimensions and from the following materials:

РАЗМЕРЫ УСТРОЙСТВА 1, ПОКАЗАННОГО НА ФИГ.2 И 3:DIMENSIONS OF DEVICE 1 SHOWN IN FIGS. 2 AND 3:

- устройство 1 в комплекте:- device 1 included:

- длина Ln погружения: 1,2-4,5 м;- immersion length Ln: 1.2-4.5 m;

- общая длина Lt: 1,5-4,8 м;- total length Lt: 1.5-4.8 m;

- оболочка 7:- shell 7:

- наружный диаметр: 8,5-12,9 мм,- outer diameter: 8.5-12.9 mm,

- толщина: ~1 мм,- thickness: ~ 1 mm,

- резистор 2:- resistor 2:

- длина Lc нагрева: 1-4,3 м,- heating length Lc: 1-4.3 m,

- наружный диаметр, меньший примерно на 2 мм внутреннего диаметра оболочки 7 (фиг.2),- the outer diameter less than about 2 mm of the inner diameter of the shell 7 (figure 2),

- наружный диаметр, меньший примерно на 0.5 мм внутреннего диаметра оболочки 7 (фиг.3),- an outer diameter less than about 0.5 mm of the inner diameter of the shell 7 (figure 3),

- внутренний диаметр в зависимости от данного электрического сопротивления,- inner diameter depending on a given electrical resistance,

- электроизоляционный и теплопроводящий промежуточный элемент:- electrical insulating and heat-conducting intermediate element:

- толщина таблеток 6 (фиг.2): около 2 мм,the thickness of the tablets 6 (figure 2): about 2 mm,

- толщина керамического покрытия 22: около 0,5 мм,the thickness of the ceramic coating 22: about 0.5 mm,

- термопара 4 с оболочкой: диаметр около 0.5 мм.- thermocouple 4 with a shell: diameter of about 0.5 mm.

МАТЕРИАЛЫ УСТРОЙСТВА 1, ПОКАЗАННОГО НА ФИГ.2 И 3:MATERIALS OF DEVICE 1 SHOWN IN FIGS. 2 AND 3:

- оболочка 7: Inconel 600 или нержавеющая сталь 316L,- sheath 7: Inconel 600 or stainless steel 316L,

- резистор 2: Inconel 600 или медно-никелевый сплав 70/30,- resistor 2: Inconel 600 or copper-nickel alloy 70/30,

- электроизоляционный и теплопроводящий промежуточный элемент: уложенные друг на друга таблетки 6 из нитрида бора или из нитрида алюминия и керамическое покрытие 22 из диоксида циркония,- electrical insulating and heat-conducting intermediate element: tablets 6 made of boron nitride or aluminum nitride stacked on top of each other and ceramic coating 22 of zirconia,

- термопара 4: оболочка из Inconel 600 или из нержавеющей стали 316L,- thermocouple 4: shell in Inconel 600 or stainless steel 316L,

- электрические соединения 30, 31: медь, никель или молибден,- electrical connections 30, 31: copper, nickel or molybdenum,

- керамические вставки: оксид магния, или оксид алюминия, или диоксид циркония,- ceramic inserts: magnesium oxide, or aluminum oxide, or zirconium dioxide,

- электроизоляционные элементы 5 герметизации: смола или силикон, если локальная температура остается относительно низкой.- electrical insulating elements 5 sealing: resin or silicone, if the local temperature remains relatively low.

Хотя представленное на фиг.2 и 3 заявленное устройство было описано исключительно как устройство электрического моделирования ядерного топливного стержня для реализации испытаний на критическое кипение, оно может также быть электрическим устройством нагрева жидкости, в частности, если требуется увеличенный тепловой поток, как правило, до нескольких МВт/м².Although the inventive device shown in FIGS. 2 and 3 was described solely as an electric fuel rod simulation tool for critical boiling tests, it can also be an electric fluid heating device, in particular if an increased heat flux is required, typically up to several MW / m ² .

Таким образом, заявленное устройство предпочтительно может заменять существующие в настоящее время нагревательные стержни, поверхностная мощность которых ограничена:Thus, the claimed device can preferably replace existing heating rods, the surface power of which is limited:

- технологией реализации, когда она предполагает слишком высокие температуры внутри его конструкции по причине материалов, используемых только по термическим соображениям, или по причине недостаточной электрической изоляции,- implementation technology, when it involves too high temperatures inside its structure due to materials used only for thermal reasons, or because of insufficient electrical insulation,

- характеристиками теплообмена окружающего теплоносителя, связанными с его собственными физическими свойствами (теплопроводность, вязкость…) или с условиями прохождения его потока (незначительный расход, высокие температуры…).- characteristics of the heat transfer of the surrounding coolant associated with its own physical properties (thermal conductivity, viscosity ...) or with the conditions of its flow (low flow, high temperatures ...).

В случае, когда заявленное устройство действительно используют в качестве нагревательного устройства, его два конца служат для электрического питания.In the case when the claimed device is really used as a heating device, its two ends serve for electrical power.

Claims

1. An electrical device (1) for heating a liquid (Liq), characterized in that it contains:
- the first tube (2) of an electrically conductive material forming a resistor,
- two electrical connections (30, 31), each of which is seated at one end of the resistor, while the electrical connections are configured to supply and, accordingly, output a direct current through the resistor (2),
- an intermediate element (6, 22) of a material that is both thermally conductive and electrical insulating, covering with a direct mechanical contact, respectively, a resistor and both electrical connections, at least for part of their length,
- a second tube (7), forming a shell made of a heat-conducting material and covering a heat-conducting intermediate element with direct mechanical contact, the shell being designed to immerse at least most of its length in a heated fluid.

2. An electrical device according to claim 1, in which direct mechanical contacts between the intermediate element (4) and the resistor (2) and between the intermediate element (4) and the shell (7) are ensured by a snug fit.

3. The electrical device according to claim 1, additionally containing one or more mechanical inserts (21) installed inside the resistor, while the mechanical (s) insert (s) is made (s) with the possibility of mechanical support of the tubular resistor.

4. The electrical device according to claim 3, in which the mechanical insert (s) (s) (21) are made (s) of ceramic material, such as magnesium oxide, alumina, zirconia.

5. The electrical device according to claim 1, in which the tubular resistor (2) is made of an alloy of nickel / chromium / iron with a composition that includes, in mass percent, at least 72% nickel, 14-17% chromium, 6-10 % iron, or from a copper-nickel alloy 70/30.

6. The electrical device according to claim 1, in which the insulating and heat-conducting intermediate element (4) is made in the form of a column of many tablets (6) with an opening in the center, stacked on top of each other.

7. The electrical device according to claim 6, in which the tablets (6) of the intermediate element are made of boron nitride or aluminum nitride.

8. The electrical device according to claim 1, in which the shell (7) is made of metal that does not rust in demineralized water.

9. The electrical device of claim 8, in which the shell is made of an alloy of nickel / chromium / iron with a composition that includes, in mass percent, at least 72% nickel, 14-17% chromium, 6-10% iron, or 316L stainless steel.

10. The electrical device according to claim 1, in which both electrical connections (30, 31) are integral parts.

11. The electrical device of claim 10, in which both electrical connections are made of copper, nickel or molybdenum.

12. An electrical device according to claim 1, which is a device (1) for electrical modeling of a nuclear fuel rod.

13. An electrical device according to claim 12, which comprises a plurality of thermocouples (4), each of which is inserted into a groove made on the outer periphery of the shell.

14. The electrical device according to item 13, in which the thermocouples are type N thermocouples with a shell of a nickel / chromium / iron alloy with a composition that includes, in mass percent, at least 72% nickel, 14-17% chromium, 6- 10% iron.

15. A method of manufacturing an electrical fluid heating device (Liq), wherein said apparatus (1) comprises:
- the first tube (2) of an electrically conductive material forming a resistor,
- two electrical connections (30, 31), each of which is seated at one of the ends of the resistor, while the electrical connections are configured to supply and, accordingly, output a direct current through the resistor,
- an intermediate element (6, 22) of a material that is both thermally conductive and electrical insulating, covering with a direct mechanical contact, respectively, a resistor and both electrical connections, at least for part of their length,
- a second tube (7), forming a shell made of heat-conducting material and covering an intermediate element with direct mechanical contact, the shell being designed to immerse at least most of its length in a heated fluid,
characterized in that it contains at least one step of crimping the shell (7) on the intermediate element (6, 22) and the resistor (2), ensuring their tight fit.

16. The manufacturing method according to clause 15, in which the compression step is carried out by forging the outer diameter of the shell.

17. The manufacturing method according to clause 15, in which the stage of compression is carried out by exposure to isostatic pressure on the inner diameter of the resistor.

18. The manufacturing method according to clause 15, in which the compression step is carried out by thermal fretting with heating the shell due to the Joule effect while cooling the resistor due to the internal transmission of the coolant throughout the duration of the stage.

19. The manufacturing method according to clause 15, in which, after the crimping step is completed, a series of longitudinal grooves are made on the outer diameter of the shell for installing thermocouples (4) in each of them to obtain a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod.

20. A method of manufacturing an electric device for heating a liquid (Liq), wherein said device (2) comprises:
- the first tube (2) of an electrically conductive material forming a resistor,
- two electrical connections (30, 31), each of which is seated at one of the ends of the resistor, while the electrical connections are configured to supply and, accordingly, output a direct current through the resistor,
- an intermediate element (6, 22) of a material that is both thermally conductive and electrical insulating, covering with a direct mechanical contact, respectively, a resistor and both electrical connections, at least for part of their length,
- a second tube (7), forming a shell made of heat-conducting material and covering an intermediate element with direct mechanical contact, the shell being designed to immerse at least most of its length in a heated fluid,
wherein the method is characterized in that it comprises at least one step of spraying the ceramic material of the intermediate element onto the resistor, a step of grinding the intermediate element deposited on the resistor, a step of applying the metallic material of the shell to the intermediate element, and finally, a step of grinding the metal shell.

21. The manufacturing method according to claim 20, in which, after the grinding stage of the metal shell is completed, a series of longitudinal grooves are made on the outer diameter of the shell for installing thermocouples (4) in each of them to obtain a device for electrical modeling of a nuclear fuel rod.