况下都不能腐蚀构成坩埚的壁的金属，在另一方面，所述材料的混合物保持其最初的纯度。
[0063] 优选地，未示出的由电绝缘材料制成的元件被布置在两个连续（相邻）段20之 间。这样的绝缘元件不仅用于防止泄漏和减少热损失，而且最大限度地减少在炉的运行过 程中在铜段20之间电弧的形成。
[0064] 如图4中所示，根据本发明使用超临界C02的冷却回路5也被分为若干个布置在坩 埚2的段20周边的冷却段。在示出的实例中，冷却段5. 1至5. 8的数，等于铜段20的数， 即八段。更具体地，如在图4中所示的，每个段5. 1至5. 8包括连接到坩埚2侧壁的段20 的三个管且其通向共同的集电极。所述管有利地由导电材料制成，优选由铜制成。至于将 管连接到坩埚2的壁的方法，可以设想任何已知的方法。通过举例的方式，可以设想借助于 由能够承受高温的绝热材料制成的板的附件。
[0065] 因此，根据本发明，在炉的运行过程中，超临界0)2在冷却段5. 1至5. 8的每个管 内部循环。
[0066] 此外，根据本发明，可以设想经由感应器内附加的冷却回路冷却感应器4的匝41 至48。换言之，可以设想用超临界0) 2在感应器4的匝41至48内部的循环。
[0067] 根据一个有利的实施方案，当待熔化的装料由氧化物和至少一种金属组成时，如 代表堆芯熔融物的混合物，使在至少两个不同的频率下同时运行的交流电在感应器4中流 动。实际上，金属，如钢的温度通常在1300°C附近，显著低于在2865Γ附近的氧化物如氧化 铀1]〇2的温度。
[0068] 因此，通过提供在两个不同频率下的电流，其中一个适合于金属（多种）的感应熔 化和另一种适合于氧化物的感应熔化，确保了混合物成分的同时熔化，同时确保了混合和 因此均匀的混合物，并且另外可以确保，在整个熔化过程中，金属或多种金属不直接与坩埚 的壁接触。实际上，一方面，对于相同的材料，感应频率越低，越多的电磁波将穿透所述材 料，因此产生焦耳效应在本体中加热。此外，如前所述，由于熔点差，氧化物需要较高的感应 频率而金属（多种）需要较低的频率。最后，一旦在炉内的熔化过程开始，当氧化物开始熔 化时，金属（多种）具有几乎为零的粘度。因此，根据本发明对于炉的运行通过使用单一感 应频率，仍然存在熔融金属（多种）渗入存在于坩埚的壁中最小裂缝的风险。还有金属（多 种）附聚到所述壁上的风险，这将对创建电磁波屏幕具有有害影响和任选感应器恶化。因 此，根据本发明的炉在两个不同频率上的运行使得能够避免，至少是减少这些风险：在整个 熔化过程中，金属（多种）被向后推向坩埚的内侧。因此在熔融成分的平衡系统中获得均 匀混合物。
[0069] 因此，优选地，感应器4的运行频率为10至500kHz。有效的运行频率为100kHz附 近。
[0070] 作为变型，也可以设想使用两个单独的感应器，一个以适合于金属（多种）的感应 熔化的频率运行和另一个以适合于氧化物的感应熔化的频率运行。该变型通过使用超临界 〇) 2得以促进，这由于其更高的效率，使得能够设想减小匝直径的两倍。图5中表示的是两 个相同的感应器4A、4B，各自具有六个螺旋形匝41-46,其可如上所述的围绕坩埚2同心地 布置在彼此内部，而不是单个感应器4。由于根据本发明使用超临界C02作为冷却剂，可以 设想两个感应器4A、4B的匝的直径0比单个感应器4的直径小2倍。
[0071] 图6清楚地显示由于比热容Cp(热容）使用超临界C02代替水作为冷却剂用于感 应炉的重要优点。因此，从图6的该曲线显现热容Cp在30°C至40°C增加非常大并达到接 近35kJ.kg1的值，即高达大于水的热容10倍的值。因此，根据本发明，可以设想坩埚壁的 段20的直径和/或感应器4的匝的直径非常显著的减小，直至相对于现有的冷坩埚炉尺寸 的两倍。
[0072] 图7另外表明分别使用根据本发明的超临界0)2和等效的（直径和流量）根据现 有技术的水，在给定的流量下在给定尺寸的通道中流体温度变化的比较。可以看出，水的温 度变化是线性的，而超临界C02的增加更迅速，由于后者的热容随温度增加。由此可以推断 使用超临界〇) 2能够调节流量以优化在感应炉的坩埚2的中心的冷却能力，也就是在其中 温度为最大的位置。因此，使用超临界C02作为冷却剂用于坩埚感应炉后续的优势是使在 所述坩埚内的温度更均匀。
[0073] 本发明并不限于刚刚描述的实例；尤其是示出的实例的特征可以在未示出的变型 中彼此组合。
[0074] 参考文献
[0075] [1]:"UtilisationduC02supercritiquecommeso1vantde substitution'，[UseofsupercriticalC02assubstitutionsolvent],Guy LUMIA,Techniquesde1?IngenieurIn5.
【主权项】
1. 一种旨在熔化至少一种导电材料，例如氧化物和/或金属的电磁感应炉（ι，γ，γ')， 其包括具有至少一匝（41至47)的至少一个感应器（4,4Α，4Β)和适于至少冷却所述感应器 的至少一个冷却回路（5)，其特征在于，所述至少一个冷却回路（5 ;5. 1至5. 8)的传热流体 是超临界C02。2. 如权利要求1所述的炉，其包括具有至少两个连续的匝的至少一个感应器，通过形 成环（44i)，所述至少两个连续的匝的卷绕方向是相反的，以反转通过它们的电流方向，以 便形成悬浮炉。3. 如权利要求1所述的炉，其包括用于容纳待熔化材料的坩埚。4. 如权利要求3所述的炉，其包括适于冷却所述坩埚的壁的冷却回路。5. 如权利要求4所述的炉，所述坩埚的壁（20)由导电材料制成，优选由铜制成，以便形 成冷坩埚炉。6. 如权利要求3-5任一项所述的炉，所述坩埚或自坩埚的壁包括底部，被称为底板。7. 如权利要求6所述的炉，所述底板为可移动的。8. 如权利要求6所述的炉，所述底板包括一个或多个通孔，用于至少排出熔融材料。9. 如权利要求7或8所述的炉，所述底板由导电材料制成，优选由铜制成。10. 如前述权利要求任一项所述的炉，其包括在至少两个不同频率下同时运行的感应 器。11. 如权利要求1-9任一项所述的炉，其包括在不同频率下同时运行的至少两个单独 的感应器（4A，4B)。12. 如权利要求10或11所述的炉，所述运行频率中的一个适合于熔化一种或多种金属 并且另一个运行频率适合于熔化一种或多种氧化物。13. 如前述权利要求任一项所述的炉，至少一个感应器的运行频率或多个频率为10至 500kHz〇14. 如前述权利要求任一项所述的炉的运行方法，其中，超临界CO2在其约73巴的临界 压力Pc至100巴的压力和在所述至少一个冷却回路的入口处其约31°C的临界温度至在所 述至少一个冷却回路的出口处50°C的温度下循环，以便超临界C02具有至少等于4kJ.kg1 的比热容Cp。15. 如权利要求1-14任一项所述的炉的运行方法，其中，交流电在至少一个感应器中， 同时以至少两种不同的频率循环。16. 如权利要求1-13任一项所述的炉的用途，用于熔化至少一种或多种金属与一种或 多种氧化物的混合物。17. 如权利要求16所述的用途，所述混合物为金属（钢铁、锆等）与氧化物（铀U02、 锆等）以及混凝土的组分的混合物，所述混合物代表堆芯熔融物。
【专利摘要】本发明涉及一种旨在熔化至少一种导电材料，例如氧化物和/或金属的电磁感应炉(1，1’，1”)，其包括具有至少一匝(41至47)的至少一个感应器(4，4A，4B)和适于至少冷却所述感应器的至少一个冷却回路(5)。所述炉的特征在于，所述至少一个冷却回路(5；5.1至5.8)的传热流体是超临界CO2。本发明还涉及一种运行所述炉的方法和所述炉的用途，用于熔化金属(钢铁、锆等)与氧化物(铀UO2、锆等)，以及混凝土组分的混合物，所述混合物代表堆芯熔融物。
【IPC分类】F27B14/08, F27B14/14, F27D11/06, F27D9/00, C21C5/52, F27B14/06, F27B14/10
【公开号】CN105283563
【申请号】CN201480033626
【发明人】盖伊·维莱莫, 劳拉·帕纳伊特
【申请人】原子能与替代能源委员会
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年4月25日
【公告号】EP2989218A1, US20160113071, WO2014174489A1