[发明专利]用于测量电荷的残余能的设备及方法

说明书

本申请是申请日为2008年10月24日，申请号为200880113089.5(国际申请号为PCT/EP2008/064424)，发明名称为“堆外两相瞬时核热量计”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的领域涉及残余电荷能，尤其是核类型残余电荷能的测量。

具体来说，本发明可用来以短响应时间测量核电荷中的能耗，以可选地通过分离γ放射性的测量来监视衰变动力学特性。

本发明应用于所有辐照燃料，或者应用于任何其他电荷，无论是核电荷还是非核电荷。

背景技术

目前，热提取和离子辐射保护系统的大小，尤其是对于辐照燃料，被构建有很大余量，这是由于对残余能，尤其是对关于辐射动力学特性的不确定性缺乏了解。

因此，目前的评估是使用专用预测数字仪器来进行的，该仪器对于不确定性具有很大余量，从而导致笨重且高成本的设备，对于运输来说尤其如此。

核燃料的辐射使原始材料变质为各种不稳定的原子核、放射性同位素，它们在被辐射放射所辐照之后被去激励并消耗能量，消耗取决于燃料的类型和辐照程度，并且对于设计能量疏散系统和可选的辐射保护系统的大小而言，需要以足够百分比的准确度知道被称为残余能的该能量。

取决于辐照监视的质量，在已知辐照的情况下，当前数字仪器达到了百分之十数量级的准确度，准确度相对于与辐照动力学特性相关的不确定性而急剧下降。该下降是极其有害的，对于抗致电离辐射尤其有害。

另外，所使用的数字仪器的结果必须通过与质量测量进行比较来证明合格。

因此，问题在于找到用来进行必待测设备和方法，其准确度优于使用数值计算所获得的准确度。

另一问题涉及测量所必须花费的时段。

在几分钟之后以及在数个月之后，对于相同电荷都需要进行有效的测量，几分钟为需要用来准备测量的时间，在该时间之后，残余能可能仍然较高，例如几百瓦特的数量级，其衰减动力学特性也保持较高，而在数个月之后，残余能就低得多，例如几瓦特的数量级。

经过充分长的时间段，测量范围因此非常广，在一百的数量级上，从而要求使用具有足够准确度的、大动态范围的测量，或者使用几个级联的测量系统，或者可选地使用具有几个功能模式的测量设备，所有功能模式都必须在很长时段(一年)中保持可靠，必要的准确度对于即时残余能是百分之一的数量级。

因此，所述测量设备必须优选地具有短响应时间，为几秒的数量级，并因此必须具有小热惯性。

此外，问题还在于提供设备来根据燃料的类型和辐照类型测量燃料的残余能，以允许其保护系统的大小、复杂性和成本最小化。

已知的热量计有许多种。

在适于封闭系统的“绝热”热量计中,恒温器的温度是通过样品的温度进行伺服控制的，免除了热交换。

在具有不同组件、适于开放系统的“透热热流”热量计中，样品的温度通过低热电阻遵循恒温器的温度(相变热量计归入此类)。

在“透热能量补偿”热量计中，样品的温度是通过恒温器的温度、通过一般为电气的能量补偿而进行伺服控制的，免除了热交换。

在“恒温环境”热量计中(周围恒温)，样品的温度与恒温器的温度之间没有特别的关联，恒温器的温度大部分时间都是恒定的。

文档FR 2170195和FR 2603各自描述了应用流量计方法的设备，即，使用通过热电阻建立的温差来测度热通量。该方法对使用的材料的热性质是非常敏感的，这些性质在时间和空间上也必须是恒定的。该方法对使用的各种接触电阻也是很敏感的，所述各种接触电阻是难以控制的。

发明内容

本发明首先涉及用于测量电荷的残余能的设备，该设备包括:

-限定了用于接纳和包含待测电荷的第一容器的装置，

-在所述第一容器周围限定第二容器的装置，

-用于在所述第一容器周围施加例如厚度小于1毫米或2毫米的液体层或潮湿层的装置，

-用于使所述第一容器外部或所述第二容器中蒸汽的温度和/或压强维持恒定的装置。

利用根据本发明的设备的这种结构，特别的是，能够保证从第一容器的壁并由此从所述液体层或潮湿层到将其与第二容器分离的空间中的径向热传导。

根据本发明的设备的一个实施方式是透热热流型。另一实施方式是带能量补偿的透热型。

所述设备还可以包括用于测量所述限定了第一容器的装置上和/或第二容器中的温度和/或压强的装置。

根据一个特定实施方式，该设备还包括:

-用于在第二容器中使得热传导流体在冷凝回路中循环的装置，