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KR20130112011A - 핵연료 샘플에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스 - Google Patents

핵연료 샘플에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스 Download PDF

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Publication number
KR20130112011A
KR20130112011A KR1020130036001A KR20130036001A KR20130112011A KR 20130112011 A KR20130112011 A KR 20130112011A KR 1020130036001 A KR1020130036001 A KR 1020130036001A KR 20130036001 A KR20130036001 A KR 20130036001A KR 20130112011 A KR20130112011 A KR 20130112011A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
resistor
assembly
fuel
insulator
Prior art date
Application number
KR1020130036001A
Other languages
English (en)
Inventor
이브 퐁티용
리오넬 데그랑쥬
에릭 아뉘스
올리비에 브레몽
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20130112011A publication Critical patent/KR20130112011A/ko

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Abstract

핵연료 샘플에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스.
본 발명의 주제는 샘플과 상기 샘플 내에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스를 포함하는 어셈블리로서, 상기 어셈블리는:
- 상기 샘플이 내부에 위치되는 챔버
- 상기 샘플을 통과하는 저항기
- 전자기장을 생성하기 위한, 상기 챔버 둘레의 제 1의 유도 수단
- 상기 저항기에 연결되며 상기 저항기 내에서 순환하는 유도 전류를 생성하도록 상기 전자기장을 포착할 수 있는 제 2의 유도 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.

Description

핵연료 샘플에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스{DEVICE FOR GENERATING A HIGH TEMPERATURE GRADIENT IN A NUCLEAR FUEL SAMPLE}
본 발명의 분야는 어떤 열 그래디언트 하에서 핵연료들의 거동 (behavior) 을 제어하고 특징지우는데 특히 관련이 있는 가열 디바이스들의 분야이며, 상기 가열 장치는 활동도가 높은 핵 실험실에서 사용될 수 있는 샘플 내에서 제어된 열 그래디언트의 생성을 포함한다.
이 분야에서, 세라믹의 코어에서의 전기적 가열과 상기 세라믹의 피복재 (cladding) 외부의 물의 순환에 의해 열 그래디언트를 제공하는 것이 본 출원인에 의해 이미 제안되어 있다. 그러나, 이 디바이스는 조사된 핵연료 (irradiated nuclear fuels) 들에 대해서는 사용될 수 없었다.
또한, 마이크로파들을 사용하는 세라믹의 코어 가열과 세라믹의 피복재 외부의 물의 순환에 의해 열 그래디언트를 제공할 수 있는 수단이 US 4,643,866 특허에 공지되어 있다.
간행물 "Nuclear Engineering and Design 26, (1974) 423-431, J.F. Whatham"도 가압수 순환에 의한 냉각 기능을 갖는 세라믹의 전기적 가열을 설명하고 있다.
현재, 연료봉들에 대해 제공되어 수행되는 열 그래디언트의 몇몇 시도들은 불활성 대기 내에서 비조사 재료들 (non-irradiated materials) 에 대해 수행되고 있다. 현재, 조사 효과로 인해, (가압수형 원자로 (PWR) 의 1싸이클 내에서) 피복재 및 펠릿의 기계적 및 화학적 특성들뿐만 아니라, 그들의 인터페이스에 급속히 영향을 끼쳐, 핵연료의 거동을 크게 변화시킨다.
현재, 대략 7% 플루토늄과 93% 감손 우라늄으로 제조된 플루토늄 함유량이 높은 MOX (MOX는 플루토늄 산화물 (PuO2) 과 우라늄 산화물 (UO2) 을 포함하는 혼합산화물 (Mixed Oxide))와 같은 연료들의 디그레이드된 동위원소 벡터를 통한 관리의 관점에서, 연료 내에서의 핵분열 산물, 특히 가스의 이동 효과들과 릴리스 조건들의 지식이 향상될 필요가 있다.
특히, EDF에 의해 운용되는 현재의 핵 반응로에서, 연료들은 지르코늄 합금의 피복재에 적층된 UO2 또는 (U,Pu)O2 펠릿들의 형태를 취한다. 조사동안, 특히 열기계적 현상으로 인해, 펠릿들과 피복재 사이에서 상호작용 (소위 펠릿-피복재 상호작용: PCI (Pellet-Cladding Interaction))이 발생한다. 현재, 어떤 우발적인 과도적 파워 조건들에서, 연료는 그 정상 상황에 비해 상당이 급격한 온도 증가를 겪을 수도 있다. 이러한 열 과도는 피복재 상의 펠릿의 스트레스를 증가시켜 피복재를 파열시킬 수도 있다. 피복재가 핵분열 산물들에 대한 제 1의 오염 방벽이기 때문에, 그 완전 무결성을 보장하는 것이 필수적이고 따라서 이들 PCI 현상들을 잘 아는 것이 필수적이다.
따라서, 상이한 파워 "과도들" 동안 핵연료가 겪게 되는 열 그래디언트를 시뮬레이팅할 수 있는 분석적 시도를 수행하는데 특별한 관심이 있고, 더 구체적으로는 활동도가 높은 실험실에서 사용될 수 있는 열 그래디언트 하에서 핵연료의 거동을 특징지우기 위한 디바이스를 구비하는 것에 특별한 관심이 있다. 이러한 분석적 시도들은, 제 1의 오염 방벽이 어떤 우발적인 파워 과도 조건들에서 파열되게 하지 않는 소위 치료적 연료 (remedial fuel) 를 얻기 위한 재료들을 선택하는 것을 가능하게 할 수도 있다.
이와 관련하여, 본 출원인은 DURANCE라 명명된 실험적 디바이스 (열 그래디언트 하에서의 연료들의 반응을 시뮬레이팅하는 디바이스) 를 개발하였다. 이 DURANCE 디바이스는, 코어에 삽입된 가열 맨드릴 (mandrel) 과 보조 디바이스에 의해 냉각되는 절연 재료의 시스템에 의해 보장되는, 샘플 내의 히트 그래디언트를 포함한다. 샘플의 코어와 피복재 외주면 사이의 열 그래디언트의 폭 (amplitude) 은, 결과적으로, 코어 온도 레벨과 절연체들의 종류, 두께 및 외부 온도에 의해 구동된다.
이와 관련하여, 본 출원인은 어떤 우발적인 상황들 동안 핵연료가 겪게 되는 열 그래디언트의 폭을 재생 및 제어할 수 있으며, 활동도가 높은 셀의 실험실에서 사용되는 열 처리 오븐들에 쉽게 적응될 수 있으며 연료 엘리먼트와 접촉하는 (가압되거나 또는 가압되지 않은) 물의 임의의 순환을 필요로 하지 않는 축소된 사이즈의 설비를 사용하여 상기와 같이 재생 및 제어할 수 있는 디바이스를 개발하기 위해 노력했는데, 상기 가열은 유도에 의해 보장된다. 연료 펠릿들의 내부에서 외부로의 열 플럭스를 보장하는 2개 내지 3개의 연료 펠릿들에 대한 유도 가열 시스템의 개발은, 반응로 내에서 관측되는 온도 프로파일을 나타낼 수 있게 한다. 우발적인 상황에서의 연료봉들의 펠릿-피복재 상호작용/스트레스 부식 (PCI/SC) 에 의한 피복재의 파열의 위험성과 관련된 문제점에 대해 진일보하는 것을 가능하게 하는 것이 의도되며, 제한된 수의 풀파워 램프 테스트들은 파라미터들과 연료 등급들 모두를 개별적으로 테스트하거나 또는 디커플링된 방식으로 물리적 현상에 액세스하는 것을 가능하게 하지 않는다. 현재, 펠릿과 피복재의 상호작용의 현상에서 수반되는 어떤 주요한 메커니즘들은 아직 알려진 게 거의 없으며 따라서 PCI를 시뮬레이팅하는 디지털 모델의 대표성과 램프 (ramp) 를 이해하는데 제한 요인이 된다.
따라서, 본 발명에서 제안되는 디바이스의 중요한 목표들 중 하나는, 어떤 우발적인 상황들 동안 핵연료가 겪게 되는 열 그래디언트의 폭을 재생 및 제어하고, 활동도가 높은 셀의 실험실에서 사용되는 열 처리 오븐들에 쉽게 적응될 수 있으며 연료 엘리먼트와 접촉하는 (가압되거나 또는 가압되지 않은) 물의 임의의 순환을 필요로 하지 않는 축소된 사이즈의 설비를 사용하여 상기와 같이 재생 및 제어를 수행하는 것이며, 상기 가열은 유도에 의해 보장된다.
특히 본 발명의 디바이스는, 2000℃만큼 높을 수 있는 중심 온도로 연료를 상승시킬 수도 있으며, 또한, 통상 3개의 연료 펠릿들에 대해 350℃ +/- 50℃의 영역에서 피복재 온도를 안정화시킬 수도 있는 해결책을 구성한다.
특히, 본 발명의 주제는 샘플과 상기 샘플 내에서 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스를 포함하는 어셈블리로서, 상기 어셈블리는:
- 상기 샘플이 내부에 위치되는 챔버;
- 상기 샘플을 통과하는 저항기;
- 전자기장을 생성하기 위한, 상기 챔버 둘레의 제 1의 유도 수단;
- 상기 저항기에 연결되며 상기 저항기 내에서 순환하는 유도 전류를 생성하도록 상기 전자기장을 포착할 수 있는 제 2의 유도 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 제 1의 유도 수단은 적어도 하나의 제 1의 코일을 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 제 2의 유도 수단은 적어도 하나의 제 2의 코일을 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 챔버는 석영 튜브이다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플은 Al2O3, 또는 ZrO2로 이루어질 수 있는 세라믹 펠릿 또는 UO2 또는 MOX로 이루어질 수 있는 핵연료 펠릿을 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플은 상기 펠릿의 둘레에서 상기 펠릿과 직접적으로 접촉하는 금속 피복재를 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플의 둘레에 열 절연 소자 (heat insulating element) 를 또한 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플은 세라믹 펠릿을 포함하고, 상기 절연체는 알루미나로 이루어진다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플은 세라믹 펠릿을 포함하고, 상기 절연체는 하프늄으로 이루어진다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 샘플은 UO2로 이루어질 수 있는 연료를 포함하고, 상기 절연체는 UO2 또는 하프늄으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 저항기는 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어질 수 있는 내열 금속으로 이루어진다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 어셈블리는 교환기를 또한 포함하며, 상기 제 2의 유도 수단은 상기 교환기의 둘레에 위치된다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 교환기는 유체 순환 시스템을 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 어셈블리는 상기 샘플의 온도를 측정하기 위한 수단을 또한 포함한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 온도 측정 수단은 서모커플을 포함한다.
본 발명의 다른 주제는 파이로미터 (pyrometer) 를 포함하는 본 발명에 따른 어셈블리이다.
본 발명의 다른 주제는 적외선 카메라를 포함하는 본 발명에 따른 어셈블리이다.
비제한적인 실시형태로서 주어진 하기의 상세한 설명을 통해 그리고 첨부된 도면으로부터, 본 발명은 더 잘 이해될 것이고, 다른 이점들은 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 출원인에 의해 개발된 가열 디바이스 또는 MERARG 오븐을 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 디바이스를 도시한다;
도 3a 및 도 3b는 어셈블리의 지오메트리 모델을 도시한다; 연료 펠릿은 절연체에 의해 둘러싸이고, 본 발명의 디바이스의 특히 금속 맨드릴에 의해 가열된다;
도 4는 절연체에 의해 둘러싸인 연료 펠릿에 대한 유한 엘리먼트 열 모델을 도시한다;
도 5는 알루미나로 이루어진 세라믹 펠릿 및 상이한 절연체들에 대한 래디얼 좌표들의 함수로서 온도의 경향을 도시한다;
도 6은 지르코늄으로 이루어진 세라믹 펠릿 및 상이한 절연체들에 대한 래디얼 좌표들의 함수로서 온도의 경향을 도시한다;
도 7은 UO2로 이루어진 세라믹 펠릿 및 상이한 절연체들에 대한 래디얼 좌표들의 함수로서 온도의 경향을 도시한다;
도 8은 본 발명의 예시적인 디바이스에 포함된 상이한 엘리먼트들의 분해도를 도시한다;
도 9는 본 발명의 디바이스의 중앙 저항기에 적용된 온도의 예시적인 싸이클을 도시한다.
본 출원인은 유도 커플링에 의해 금속 도가니 (metal crucible) 를 가열 가능하게 만드는 도 1 에 도시한 바와 같은 MERARG 오븐을 개발하였다. 고주파 전류가 통과하는, 소위 유도 권선 (induction turn) 들 (3) 은 금속 도가니 (1) 에 유도 전류를 생성 가능하게 만든다. 따라서, 이들 유도 전류는, 줄 효과를 통하여, 그 자체가 튜브 (2) 내에 배치되는 금속 도가니의 벽을 가열하며, 이는 결국 샘플을 등온적으로(isothermally) 고온으로 높인다.
그러나, 유도 가열의 이용은 직접 DURANCE 디바이스에 옮겨질 수 없다. 실제로, 유도에 대한 서셉터 (susceptor) (서셉터라고도 불리는 가열될 피스에 대응, 그리고 일반적으로 서셉터는 전기 도체여야 한다) 로서 펠릿들의 중심에 저항기 (resistor) 를 사용하는 것은, 권선과 펠릿들의 중심 사이에 위치한 지르코늄 합금 (금속 엘리먼트) 의 피복재 (cladding) 가 커플링될 것이기 때문에, 고려될 수 없다. 따라서 피복재는 MERARG 내의 도가니와 동일한 방식으로 가열될 것이다.
중심의 저항 시스템을 가열하기 위한 유도 권선일 수 있는 제 1의 유도 수단에 의해 생성된 전자기장을 이용 가능하게 하기 위하여, 본 발명에서 제안된 해결책은 변압기의 원리를 적응시킨다.
따라서, 전자기장은 본 발명에 따르면, 소위 변압 (transformation) 권선 (코일) 일 수 있는 제 1의 유도 수단에 의해 포착된다. 이 권선은 그 후 저항기 내에서 순환하는 소위 유도 전류를 생성한다. 이 권선은 석영 튜브 내부에 배치되고 유도 권선 레벨에 중심을 둔다.
이 디바이스는 실제로 동일한 파워 입력 시스템을 유지 가능하게 만든다. 이 디바이스는 또한, 오븐의 기밀성 (seal-tightness) 을 보장하고, 그 물리화학적 속성들에 의해, 커플링 현상에 대해 상호작용하지 않는 석영 튜브를 보유 가능하게 만든다.
따라서 도 2 는 챔버 (20) 내에, 저항기 (60), 제 1의 유도 권선 (31) 및 제 2의 소위 변압 권선 (32) 을 포함하는 본 발명의 디바이스를 예시한다. 가열될 샘플 (100) 은 도시되지 않은 피복재 (cladding) 에 의해, 그리고 절연체 (101) 에 의해 둘러싸이며, 그 중심에 저항기 (60) 가 통과하게 된다. 서모커플 (61) 이 또한 온도 측정을 위해 제공된다.
따라서 본 발명의 디바이스는 유도 커플링에 의해 금속 엘리먼트를 가열한 후, 저항기 (60) 의 저항 가열에 의해, 펠릿들의 내부를 가열 가능하게 만든다. 이러한 셋업은 동일한 파워 입력 시스템을 유지하는 것을 가능하게 한다. 또한, 예를 들어, 오븐의 기밀성을 보장하고, 그 물리화학적 속성들에 의해, 커플링 현상에 대해 상호작용하지 않는 석영 튜브를 보유하는 것을 가능하게 한다.
연료 펠릿들의 스택 내에 보다 균일한 가열을 공급하는 이러한 원리 때문에, 커플링 권선들은 유익하게 이중화 (doubling) 될 수 있고, 2 개의 금속 엘리먼트들이 양쪽에서 유도 가열될 수 있다.
저항 가열 시스템의 열적 확인
일반적으로, DURANCE 디바이스는 조사된 핵 세라믹 내에 공지된 그리고 소정의 방사열 그래디언트를 적용하려고 한다. 예상되는 개념을 확인하기 위하여, 본 출원인은 Cast3m 하에서, 본 발명의 디바이스의 열적 거동 (thermal behavior) 을 모델링하였다. 이 모델링은, 처음에는, 가능한 한 단순한 파라미터 연구를 통하여, 펠릿들 내의 방사상 그래디언트의 존재를 확인하고 절연체들의 본질 및 지오메트리를 특정하여 원하는 열 그래디언트를 획득할 수 있게 하였다. 이 분석은 단순화된 DURANCE 모델을 획득하기 위해 이루어진 가정들 (지오메트리 모델의 정의, 열 모델의 정의 등) 을 상세화한다. 획득된 결과들은 개념의 타당성에 대한 결론을 내리기 위해 요구되는 목표들과 비교되었다. 처음에는 3 개의 펠릿들의 스택에 대해 축대칭적으로 DURANCE 디바이스를 모델링하고, 그 후, 모델을 더욱 단순화하기 위해, 2 개의 엔드 펠릿들의 에지 효과들을 무시함으로써 단지 중심 펠릿에 대해서만 모델링하는 것이 결정되었다. 그 후, 저부면과 상부면에서는 열 교환이 없는 (단열 상태) 것으로 간주된다. 도 3a 및 도 3b 는 중심의 저항기 (60) 로부터 단면으로 나타내진 상이한 엘리먼트들을 예시하며 : 보다 구체적으로는 샘플의 중심으로부터 펠릿의 외부까지이며 : 연료 (100) 는 2 개의 초크들 (102), 피복재 (80), 절연체 (101) 사이에 배치된다. 또한, 펠릿들과 피복재 사이에 뿐만 아니라 피복재와 절연체 사이에도 갭들이 존재하지 않는 것으로 간주된다. 이들 엘리먼트들 사이에서는 접촉이 완벽한 것으로 간주되기 때문에, 단 하나의 열 전달 모드, 즉 전도가 고려된다.
2개의 단열곡선들 (Adia) 사이에서, 열 모델에 따라, 상이한 재료들 (펠릿, 피복재, 절연체) 사이의 거의 완전한 전도도 (CP) 및 주입된 볼륨 파워 (Pinj) 를 강조하는 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 회로는 교환기 내에서 순환하는 물의 온도에 대응하는 20℃ 로 설정된 온도에 의해 모델링된다.
연구된 재료들의 열적 속성들을 고려된 모델들에 입력한 이후, 열적 계산 결과들은 연료들로서 다음의 재료들 : Al2O3, ZrO2 및 UO2에 대해 도 5 내지 도 7에서 각각 상세화된 결과들을 강조하며, 절연체의 상이한 본질들 및 두께에 따라 그렇게 한다. 보다 상세하게는 :
- 알루미나 연료에 대해, 커브 C5A 는 3mm 두께의 하프늄 절연체에 관한 것이고, 커브 C5B 는 5mm 알루미나 절연체에 관한 것이다;
- 지르코늄 연료에 대해, 커브 C6A 는 3mm 두께의 지르코늄 절연체에 관한 것이고, 커브 C6B 는 5mm 알루미나 절연체에 관한 것이다;
- UO2 연료에 대해, 커브 C7A 는 3mm 의 하프늄 절연체에 관한 것이고, 커브 C7B 는 5mm UO2 절연체에 관한 것이다.
이들 3 개의 도면들은, 연료로서 기능하는 샘플 타입 (Al2O3, ZrO2 및 UO2) 에 따라, 코어의 열적 로딩에 관계없이, 원하는 피복재 온도에 도달할 수 있게 하는 절연체 시스템을 제안하는 것이 가능하다는 것을 직접 도시한다.
실제로, 알루미나 타입의 하나의 시뮬레이팅 연료의 경우, 모델링은, 피복재의 외벽에서 350℃ 의 온도를 획득하기 위해, 사용될 절연체는 4mm 내지 5mm 두께의 고밀도 (dense) 알루미나임을 도시한다. 이 절연체의 두께는 펠릿들의 중심에서의 온도에 따라 결정될 것이다. 지르코늄 타입의 하나의 시뮬레이팅 연료의 경우, 절연체의 선택은 목표로 하는 펠릿-중심 온도에 의존하여 3mm 와 5mm 사이의 두께의 고밀도 하프늄이다. 순수한 (virgin) UO2 타입의 연료의 경우, 샘플의 코어에서 주입된 온도에 따르면, 모델링은 중심 온도에 의존하여 3mm 와 5mm 사이의 두께의 UO2 또는 하프늄 중 어느 하나의 절연체의 사용을 드러내고, 350℃ 의 피복재 온도에 대해서도 그렇게 한다.
열 그래디언트의 획득 및 충분한 선험적 가열 원리를 확인 가능하게 만드는 이 열 모델링으로부터, 본 출원인은 일반 원리 및 정확한 동작, 특히 상이한 절연체들의 매개자 및 냉각 시스템의 사용을 통한 열 그래디언트의 획득 및 저항성 가열을 검증하기 위하여 프로토타입을 생성하였다.
이 프로토타입을 생성 가능하게 만들기 위하여, 다양한 엘리먼트들이 요구되었다 :
- 과도한 변형 없이 원하는 온도에 도달할 수 있는 저항기;
- 연료를 시뮬레이팅하는 구멍이 뚫린 펠릿들 (pierced pellets);
- 엔드 초크들을 구비하며 3 펠릿들 높이의 지르칼로이4 (지르코늄) 로 이루어진 피복재;
- 일 세트의 절연체들;
- 2 개의 권선들, 하나는 저항기 내의 유도 전류의 순환을 허용하기 위한 변압용이고, 하나는 유도 권선;
- 절연체 외부의 온도를 물 순환 온도 (또는 20℃) 에서 블록킹하기 위한 열 교환기.
이들 엘리먼트들 : 텅스텐으로 만들어진 중심 저항기 (60), 피복재 (80), 2 개의 초크들 (102) 사이에 삽입된 3 개의 연료 펠릿들 (100), 절연체 (101) 및 물 교환기 (40) 가 도 8 에 제시되며, 이들 상이한 엘리먼트들이 서로 인터리빙되어 냉각 회로를 통하여 피복재를 냉각시키는 동안 권선들을 이용하여 연료 펠릿들을 가열 가능하게 만드는 완전한 시스템이 형성된다. 이 전부는 변압 권선에 통합된다.
적절히 구성된 어셈블리가 MERARG Ⅱ 오븐에 대한 발전 (advance) 을 구성하는 석영 튜브 내에 통합될 수 있다. 그러면 유도 권선이 변압 권선에 대해 커플링되며, 후자는 초크들 및 연료 펠릿들을 통과하여, 텅스텐 저항기에 의해 단락된다. 변압 권선, 유도 권선 및 교환기는 모두 수냉 (water-cool) 된다.
디바이스에 전원을 넣으면 서모커플이 저항기와 접촉하여 장착되어 저항기의 거동을 관찰한다.
도 9 는 저항기에 적용된 온도 사이클들을 예시한다. 3 개의 상이한 램프(ramp)들이 적용되었고 4 개의 온도 안정기 (1000℃, 1300℃, 1600℃ 및 2000℃) 가 램프들 R1, R2 및 R3 간에 유지되었으며, 커브 C9 는 서셉터의 온도에 관한 것이다. 저항기의 온도는 의도적으로 매우 단기간에 걸쳐 2000℃ 의 온도로 제한된다.
이들 측정치들은 본 발명에서 제안된 가열 원리를 확인하여, 요구된 범위들의 온도 레벨들에 따라 보다 신속하거나 덜 신속한 온도 램프들을 허용한다.

Claims (17)

  1. 샘플과 상기 샘플 내에 고온 그래디언트를 생성하기 위한 디바이스를 포함하는 어셈블리로서,
    - 상기 샘플이 내부에 위치되는 챔버;
    - 상기 샘플을 통과하는 저항기;
    - 전자기장을 생성하기 위한, 상기 챔버 둘레의 제 1의 유도 수단;
    - 상기 저항기에 연결되며 상기 저항기 내에서 순환하는 유도 전류를 생성하도록 상기 전자기장을 포착할 수 있는 제 2의 유도 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 유도 수단은 적어도 하나의 제 1의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2의 유도 수단은 적어도 하나의 제 2의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버는 석영 튜브인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플은 Al2O3 또는 ZrO2로 이루어지는 세라믹 펠릿 또는 UO2 또는 MOX로 이루어지는 핵연료 펠릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 샘플은 상기 펠릿의 둘레에서 상기 펠릿과 직접적으로 접촉하는 금속 피복재를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플의 둘레에 열 절연 소자를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 샘플은 세라믹 펠릿을 포함하고, 상기 절연체는 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 샘플은 세라믹 펠릿을 포함하고, 상기 절연체는 하프늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 샘플은 UO2로 이루어질 수 있는 연료를 포함하고, 상기 절연체는 UO2 또는 하프늄으로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항기는 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어질 수 있는 내열 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 교환기를 또한 포함하며, 상기 제 2의 유도 수단은 상기 교환기의 둘레에 위치되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 교환기는 유체 순환 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 샘플의 온도를 측정하기 위한 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 온도 측정 수단은 서모커플을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    파이로미터 (pyrometer) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  17. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
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