本发明属于加热领域，具体涉及一种加热装置，实现乏燃料水池在失冷工况下相关的热工水力过程和乏燃料在失冷过程及再冷却过程中的乏燃料行为进行模拟。
背景技术：
乏燃料贮存水池与采用纵深防御设计的、具有多层实体屏障的反应堆不同的是，其防御设计比较薄弱，一旦发生事故，容易造成放射性物质的大量释放，给公众和工作人员造成辐射伤害，给环境造成放射性污染。失去冷却是乏燃料水池最主要的事故，在失冷事故工况下，由于乏燃料的衰变热无法被及时带走，热量的集聚会导致乏燃料包壳温度上升，进而导致包壳的完整性丧失甚至燃烧，从而造成大量放射性物质的释放的风险。在日本福岛核电站事故后，对乏燃料水池安全性研究得到更多重视。
乏燃料池贮存的乏燃料组件是分时间和批次从堆芯卸出，随着卸出时间长短，乏燃料组件具有不同的衰变功率水平。刚卸出的乏燃料组件具有较高的功率，而在完成正常换料后又经历紧急停堆卸出整个反应堆堆芯至乏燃料池时，乏燃料池承受最大的热负荷。因此，在正常贮存、正常卸料、紧急卸料等不同工况，乏燃料组件功率水平不同。这些不同工况下失去冷却功能后乏燃料组件温升速度会不同，在开展乏燃料失冷条件下的模拟试验时，应考虑这些工况下乏燃料不同衰变热功率下的棒束模拟能力。
乏燃料在乏燃料水池失水事故下，失去冷却功能后乏燃料组件在衰变热的作用下升温，包壳强度随温度的升高而降低，燃料棒内压则随温度的升高而增大，当达到一定温度时燃料棒在内压作用下发生破损，温度升高到一定程度甚至发生燃料包壳燃烧，而衰变热功率不同的乏燃料升温速度不同。因此，本发明的目的是设计一种用来模拟不同衰变热功率乏燃料的上端接线的高温电加热棒束，用以模拟乏燃料池蒸干和干烧以及喷淋冷却过程中不同衰变热功率的乏燃料不同高度的温度变化和乏燃料状态的变化。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种加热装置，用以模拟乏燃料池蒸干、干烧以及喷淋冷却过程中，具有不同衰变热功率的乏燃料不同高度温度变化和状态变化，用于乏燃料组件贮存、程序模拟验证、乏燃料池事故分析及喷淋冷却系统的设计中，达到提高乏燃料贮存水池的安全性的目的。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种加热装置，包括骨架和设置在骨架上的电加热棒束，所述电加热棒束包括多根电加热棒，每根电加热棒上端均通过各自的电加热导线与设置在骨架外部的功率控制及数据记录系统相连接，功率控制及数据记录系统用于控制和设定电加热棒内的电加热功率；每根电加热棒外壁不同高度上分别布置测温装置，各个测温装置均与所述功率控制及数据记录系统相连接。
进一步，所述电加热棒上端或上下两端设有不发热段，电加热棒上端的不发热段设有用于保护电加热棒内电加热导线的隔热防水装置。
进一步，所述电加热棒内置镍铬电加热丝，镍铬电加热丝周围采用绝缘导热的氧化镁填充。
进一步，所述骨架包括格架、设置在格架上端的上格板、设置在格架下端的下格板以及导向管。
进一步，所述下格板及上格板上均设有若干流水孔，上格板流水孔的流通面积与真实燃料组件上管座流水孔的面积相同。
进一步，所述测温装置通过穿设在导向管内的测量导线与功率控制及数据记录系统相连接。
进一步，所述测温装置为热电偶。
进一步，所述骨架采用与真实燃料组件栅元结构相同的骨架；所述电加热棒采用与真实燃料棒相同的直径。
本发明的有益技术效果在于：
本发明设置骨架和电加热棒束，将电加热棒束与功率控制及数据记录系统相连，功率控制及数据记录系统可为电加热棒输入指定的功率，从而模拟乏燃料池在不同工况下失去冷却功能后蒸干、干烧及再喷淋冷却过程中，不同衰变热的乏燃料组件在不同高度的温度变化和状态变化，以用于乏燃料组件贮存、程序模拟验证、乏燃料池事故分析及喷淋冷却系统设计中，达到提高乏燃料安全贮存和乏燃料水池安全性的最终目的。
附图说明
图1是本发明加热装置的结构示意图。
图中：
1-下格板 2-导向管 3-电加热棒 4-格架 5-隔热防水装置
6-上格板 7-热电偶 8-电加热导线 9-测量导线
10-功率控制及数据记录系统
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明提供的加热装置，包括骨架和设置在骨架上的电加热棒束。骨架包括格架4、设置在格架4上端的上格板6、设置在格架4下端的下格板1以及导向管2，该骨架用以承载电加热棒束的各种载荷、运输和试验吊装。电加热棒束包括多根电加热棒，每根电加热棒3的上端均通过各自的电加热导线8与设置在骨架外部的功率控制及数据记录系统10相连接，功率控制及数据记录系统10用于控制和设定电加热棒3内的电加热功率，以模拟不同衰变热的乏燃料组件。电加热棒安装在骨架栅元中并受到格架4的夹持。
电加热棒3外壁不同高度上设有测温的热电偶7，用于测量电加热棒外壁温度，当电加热棒包壳温度达到预定值时，电加热棒3电源断开，自动停止加热。各个测温的热电偶7均通过穿设在导向管2内的测量导线9与功率控制及数据记录系统10相连接，通过功率控制及数据记录系统10记录温度数据。另外，选用的热电偶7必须能够承受高温水及高温蒸汽的冲击，防止产生断裂失效。
电加热棒3上端或上下两端设有不发热段，用于模拟发热的燃料元件。电加热棒上端的不发热段设有隔热防水装置5，用于屏蔽高温水和水蒸气对电加热导线顶部冲击，避免电加热导线高温失效和绝缘失效。电加热棒采用内部加热方式模拟乏燃料组件的衰变热，由此，电加热棒内置镍铬电加热丝，用于单个电加热棒电加热功率调节，以模拟不同衰变热的乏燃料组件，镍铬电加热丝周围采用绝缘导热的氧化镁填充。
电加热棒3加热段的高度可根据试验需要确定，可以与真实燃料组件的活性区高度相同，也可以与真实燃料组件活性区不同比例的高度。
导向管2优选不锈钢材料，其内部用于布置和固定测量导线9。本发明测量导线9和电加热导线8均从电加热棒束顶部接出，便于电加热导线8和测量导线9的连接和电加热棒束在实验装置内的移动。导向管2与上格板6和下格板1采用可拆卸的连接方式，便于电加热棒束的快速拆卸和维修；导向管2与格架4之间采用焊接或胀接的连接方式，以提高装置的稳定性。导向管2可设置在棒束的外围，也可设置在棒束的内部，主要根据棒束的大小进行确定，如果棒束排列较少，一般设置在棒束的外围，如果棒束排列较多，一般设置在棒束的内部，由此，导向管2可根据棒束的多少确定其设置的位置。
下格板1上开有若干流水孔，便于冷却水进入电加热棒束，上格板6上开有与真实燃料组件上管座相同比例的流水孔，使得电加热棒束内高温水和水蒸汽有与真实燃料组件上管座相同比例的流通面积。
本发明的骨架采用与真实燃料组件栅元结构相同的骨架，本发明的电加热棒采用与真实燃料棒直径相同的电加热棒，以获得与真实燃料组件相同的高温下的水和水蒸气的通道，确保模拟的真实性。
综上，本发明的加热装置，可模拟具有不同衰变热的乏燃料组件在不同工况下失去冷却功能后蒸干、干烧过程以及缓解事故后果的喷淋冷却过程，从而用于乏燃料组件贮存、程序模拟验证、乏燃料池事故分析及喷淋冷却系统的设计中，达到提高乏燃料组件安全贮存和乏燃料水池安全性的目的。本发明的加热装置能承受800℃高温。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。