[发明专利]一种液态金属的电加热方法

说明书

本发明公开了一种液态金属的电加热方法，所述液态金属流经试验管道和试验设备，所述方法包括以下步骤：S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域，S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷；S3：在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根用于加热试验管道或试验设备内的液体金属的加热丝，多根加热丝并联连接；S4：每个子区域配置一个接线箱，此子区域的加热丝连接此子区域的接线箱。步骤S5：固态继电器将加热丝导通或切断，使液体温度在设定范围内。本发明通过多个低功率的加热回路加热，加热均匀，功率可调，便于现场有故障时实现不停车维修和更换，适用于现场空间狭小或不规则的情况。

技术领域

本发明属于核能技术领域，具体为一种液态金属的电加热方法。

背景技术

铅铋合金(LBE)具有高的热导率、硬的中子能谱等特点，铅铋合金堆作为未来核能领域堆的研究越来越引起广大核能学者们的广泛关注，最典型的应用为铅铋合金作为冷却剂。铅铋合金作为对燃料棒束进行冷却的液态金属时，构造棒束栅元流道结构，铅铋合金液态金属进入栅元流道结构对燃料棒进行冷却，控制液态金属进入相应的入口流量和加热功率，可以获得不同流动状态下冷却剂在棒束栅元流道下的流动与传热行为。但是由于液态铅铋合金的高温、不透明等特性，无法通过基于光学原理等非接触式测量仪器获得面或线上的参数分布，只能通过热电偶探针等获得局部点的温度与压力参数、进出口的流量等。

为了研究铅铋合金作为冷却剂的传热行为，会进行相关试验，利用电加热将铅铋合金加热融化，再使液体的铅铋合金流经各个试验管道和试验设备。铅铋合金(LBE)常温下是固态，熔点在150～200℃之间，作相关试验时铅铋合金液体温度需要高达450℃，这就需要外部热源提供大量热来融化铅铋合金，同时需要持续稳定的加热以维持铅铋合金的液体状态。不同温度稳态条件下维持系统铅铋合金温度等。现有的加热方案采用电加热器进行加热，加热丝容易烧断，加热不均匀，升温速度达不到试验要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种液态金属的电加热方法，每个子区域和整个试验系统通过多个低功率的加热回路进行加热，加热丝使用寿命长，加热均匀，加热功率可调，可根据每个子区域或试验工段的加热需求灵活调节加热功率，极大地降低了启动时对电网的冲击；每个加热回路独立控制，各个加热回路互不干涉，便于现场有故障时实现不停车维修和更换、不影响整体试验加热需求，每个加热回路占用空间小，分散式布置，可以适用于现场空间狭小或不规则的情况，接线箱也可以采用见缝插针的方式灵活的就近安装，专线专用，便于操作人员故障排查和事故处理。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液态金属的电加热方法，所述液态金属流经试验管道和试验设备，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将现场试验管道和试验设备划分区域，得到多个子区域，

步骤S2：计算各个子区域对应的试验管道或试验设备中的液态金属的热负荷；

步骤S3：根据计算获得的热负荷在每一个子区域的试验管道或试验设备外布置多根用于加热试验管道或试验设备内的液体金属的加热丝，多根加热丝并联连接；

步骤S4：每个子区域配置一个接线箱，此子区域的加热丝连接此子区域的接线箱；

步骤S5：将加热丝通过固态继电器和电源导通或切断，固态继电器和温控仪电连接，用于检测对应子区域中铅铋合金温度的热电偶也和温控仪电连接，固态继电器将加热丝导通或切断，使温控仪接收到的热电偶检测到的温度在设定的温度范围内。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述液态金属为铅铋合金。

步骤S3中，加热丝通过导热水泥敷设在试验管道和试验设备外表面。

每一个子区域的每根加热丝通过接线箱连接电源形成一个加热回路。