[实用新型]一种核燃料棒模拟用电加热元件

说明书

本实用新型公开了一种核燃料棒模拟用电加热元件，包括金属套管，金属套管内部设置有电热丝，电热丝和金属套管之间填充设置有绝缘材料，金属套管端部设置有用于封堵的绝缘子，绝缘子内固定有引出棒和电热丝相接，其特征在于，所述绝缘材料为碳化硼。本实用新型具有能够更好提高发热速率和发热量，能够更好地满足核燃料棒模拟试验需求的优点，提高了产品的安全性和使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及电加热元件技术领域，具体涉及一种核燃料棒模拟用电加热元件。

背景技术

轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，在聚变或者裂变时释放大量热量，能量按照核能-机械能-电能进行转换，这种电力即可称为核电。在传统资源面临逐渐枯竭的今天，核电利用变得越来越具有潜能。

核力发电时通常采用核燃料棒的方式产生热量，再加热蒸汽进行发电。核燃料棒通常为由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块，具有强烈的放射性。故在对核燃料棒的热力性能研究时，例如在进行临界热流密度试验中，需要采用电加热棒代替核燃料棒进行试验研究。

申请人之前研发和生产的核燃料棒模拟用电加热棒，结构通常包括套管，套管内部设置有电热丝，电热丝和套管之间填充设置有绝缘材料，套管端部设置有用于封堵的绝缘子，绝缘子内固定有引出棒和电热丝相接。其中，绝缘材料通常采用氧化镁粉，相对常规绝缘材料具有更高的绝缘性能。但是核燃料棒具有发热快和热量大的特点，故要模拟核燃料棒进行试验的电加热棒需要具备同样的快速和大热量发热的性能。故电热丝通常会设计于相距套管非常靠近的位置，而为了模拟核燃料棒试验需求，套管需要是金属套管，这样很容易导致电热丝和套管之间接触或击穿漏电，安全性仍然不够。故目前的核燃料棒模拟用电加热棒产品，仍然无法满足更好地进行核燃料棒模拟试验的需求，需要进一步改进。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好提高发热速率和发热量，能够更好地满足核燃料棒模拟试验需求的核燃料棒模拟用电加热元件，提高产品的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种核燃料棒模拟用电加热元件，包括金属套管，金属套管内部设置有电热丝，电热丝和金属套管之间填充设置有绝缘材料，金属套管端部设置有用于封堵的绝缘子，绝缘子内固定有引出棒和电热丝相接，其特征在于，所述绝缘材料为碳化硼。

碳化硼，化学式为B₄C，是一种无机物，通常为灰黑色微粉。碳化硼是已知最坚硬的三种材料之一，硬度仅次于金刚石和立方相氮化硼，故通常是用于坦克车的装甲、避弹衣以及工业制造的磨削、研磨和钻孔等领域中应用。但同时碳化硼还具有密度低、强度大，高温稳定性以及化学稳定性好的特点，具有非常好的绝缘性和导热性能。故采用碳化硼作为绝缘材料应用于核燃料棒模拟用电加热元件中，能够利用其自身的绝缘性能和稳定性以及强度，使得电热丝可以布置到更靠近金属套管内壁的位置，具有更高的安全性和可靠性；同时碳化硼热传导性更好，能够更好地提高产品发热速率；而且碳化硼耐高温不变，能够更好地延长产品使用寿命。

进一步地，电热丝和金属套管之间填充有粉末状的碳化硼材料。

这样，更加方便碳化硼材料的填充设置。

进一步地，金属套管在填充粉末状的碳化硼材料后经过缩管制得。

这样，可以更好地将碳化硼材料压紧，提高热传导性能和绝缘性能。

进一步地，金属套管内还设置有绝缘材料制得的保持件，保持件外侧和金属套管内壁接触固定，电热丝固定在保持件上。

这样，可以更好地保持电热丝外周和金属套管之间不相接触，尤其是在缩管工艺的过程中不会产生导致电热丝和金属套管相接现象出现，能够更好地保证安全性。

进一步地，保持件为圆筒状，所述电热丝设置在保持件内部。