(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉における核加熱の測定のための熱量計セル（１００、２００）であって、
−  原子炉における核加熱の測定のための少なくとも１つのサンプルホルダ（１、２）であって、
−  長手方向軸に沿って感熱サンプル（１０）を包含するように構成された本体（２０）と、
−本体（２０）からの熱を前記サンプルホルダ（１、２）の外部へ除去するための手段（３０、４０）であって、
・前記本体（２０）の外周に位置する周辺構造（４０）と、
・前記本体と前記周辺構造とを機械的に連結する中央構造（３０）であって、前記中央構造（３０）が、前記本体（２０）と前記周辺構造（４０）との間で、熱を半径方向に、すなわち長手方向軸に垂直に、伝導するように構成されるとともに、前記本体と前記周辺構造との間に半径方向に位置する中央構造（３０）と
を含む手段（３０、４０）と
を含むサンプルホルダ（１、２）と、
−  前記サンプルホルダが中に置かれたケーシング（７０）と、
−  温度測定手段と
を含む、熱量計セル（１００、２００）。
【請求項２】
サンプルホルダ（１、２）の前記本体（２０）が、その中心に加熱要素（６０）をさらに包含するように構成される、請求項１に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項３】
サンプルホルダ（１、２）の前記本体（２０）が、その中心に中央絶縁シム（６１）をさらに含み、前記中央絶縁シムが、前記加熱要素（６０）を支持するとともに前記加熱要素（６０）を前記本体（２０）から電気的に絶縁することを意図される、請求項２に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項４】
サンプルホルダ（１、２）の前記本体（２０）が中空シリンダである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項５】
サンプルホルダ（１、２）の前記中央構造（３０）が環帯である、請求項４に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項６】
サンプルホルダ（１、２）の前記周辺構造（４０）が円筒形の環状の形状である、請求項４または５に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項７】
サンプルホルダ（１、２）の前記中央構造（３０）が開口部を備えているとともに、前記サンプルホルダ（１、２）の前記本体（２０）と前記周辺構造（４０）との間に半径方向に配置された１つまたは複数の単一要素を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項８】
前記サンプルホルダ（１、２）の前記中央構造（３０）が、前記サンプルホルダの前記本体（２０）と前記周辺構造（４０）との間に均一に分布する均等な面積のＮ区域の形をとり、Ｎが２以上である、請求項７に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項９】
前記ケーシングが気体を包含するとともに気密であり、前記気体が、例えばキセノンまたは窒素またはネオンまたはヘリウムである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１０】
−  温度（Ｔｃ）を測定するための第１温度測定手段であって、サンプルを包含することを意図された本体とサンプルホルダの中央構造との間のインターフェイスに位置する、第１温度測定手段と、
−  温度（ＴＦ）を測定するための第２温度測定手段であって、前記サンプルホルダの前記中央構造と周辺構造との間のインターフェイスに位置する第２温度測定手段を含み、
−  前記第１および第２温度測定手段が、核加熱が、ホットスポットでの測定値およびコールドスポットでの測定値から測られることを可能にする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１１】
前記サンプルホルダに組み込まれた前記第１および第２温度測定手段が、異なる金属でできている前記サンプルホルダの構造要素により形成された熱電対であり、
−  前記サンプルを包含することを意図された前記本体が第１金属でできており、
−  前記中央構造が第２金属でできており、
−  前記周辺構造が第３金属または前記第１金属でできている、請求項１０に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１２】
少なくとも２つのサンプルホルダ（１、２）を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１３】
前記サンプルホルダ（１、２）が、長手方向に方向付けられるとともに、各サンプルホルダの半径方向軸（Ａｒ１、Ａｒ２）に垂直な主軸（Ａｐ）に沿って上下に配置される、請求項１２に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１４】
前記サンプルホルダ（１、２）が、横断方向に方向付けられるとともに、各サンプルホルダの半径方向軸（Ａｒ１、Ａｒ２）に平行な主軸（Ａｐ）に沿って上下に配置される、請求項１２に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１５】
前記１つまたは複数のサンプルホルダ（１、２）を封入する単一のケーシング（７０）を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１６】
前記ケーシング（７０）が、前記１つまたは複数のサンプルホルダの前記１つまたは複数の周辺構造と接触する、請求項１５に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１７】
前記ケーシングが、前記サンプルホルダを互いから絶縁するために、各々１つのサンプルホルダを包含する単一区画を含む、請求項１５または１６に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【請求項１８】
前記ケーシングが前記区画を一緒に連結する連結部分を含み、前記連結部分が、前記連結部分を通じた熱伝導流体フロ−を生成するための手段（９０）を含む、請求項１７に記載の熱量計セル（１００、２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉における加熱をオンラインで測定するためのサンプルホルダに関する。
【０００２】
本発明はまた、本発明による少なくとも１つのサンプルホルダを含む熱量計セルに関する。
【０００３】
本発明は特に、原子力産業の分野に該当する。
【背景技術】
【０００４】
核加熱は特に、原子炉内に存在する光子および中性子の放射により引き起こされる。核加熱の測定により、原子炉における放射場（炉心および反射材／外周）に直接アクセスすることが可能になる。
【０００５】
放射相互作用（中性子および光子）／物質による単位質量および時間あたりのエネルギーの蓄積（Ｗ／ｇ）は、核加熱と呼ばれる。
【０００６】
中性子線、およびより正確には、中性子フルエンスまたは束とも呼ばれる中性子粒子の数は、核分裂電離箱、自己出力型検出器、またはさらには放射化検出器などの特定のシステムを使用して定量化され得る。一方光子線は、電離箱または自己出力型検出器などの特定のシステムを使用して定量化され得る。中性子および光子線はそのエネルギーを物質内に蓄積させ、したがってそれを加熱する性質を有する。物質により意味されるのは、反応器の構造体、実験用装置、および反応器の炉心に存在する任意の材料（核燃料を含む）などの原子炉に含まれる物質である。
【０００７】
放射線の効果を決定するために、粒子の束よりもむしろこの放射線により生じた核加熱の総量を定量化することに言及される。
【０００８】
これは、内部構造およびシステム（例えば実験用装置）が、実験用チャンネルに依存して、および実験用プログラムに依存して異なる、実験用原子炉においては特に適切である。
【０００９】
実験用原子炉における核加熱を測定することがいっそう必要であり、その理由は、これは、実験用装置の寸法決めをする際に、特にそれらの機械的強度、およびそれらの耐熱性の観点から、考慮されなければならない重要な量であるからである。
【００１０】
核加熱は慣習的に熱量測定法により測定される。熱量測定法は、本質的には、材料またはサンプルであって、その質量が１つもしくは複数の温度上昇または１つもしくは複数の温度差の測定により既知である材料またはサンプルの小部片の核加熱を決定することにある。
【００１１】
以降の説明において、材料のこの小部片はサンプルと呼ばれる。
【００１２】
サンプルは、慣習的にグラファイトでできている。
【００１３】
温度上昇または温度差は、光子および中性子線によるものであり得る。これはまた、場合により放射線と組み合わせて、例えば、反応器の外の熱量計を較正する目的、または反応器において、「ｄｅ  ｚｅｒｏ」および「ｄ’ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｄｅ  ｃｏｕｒａｎｔ」であると言われる測定プロトコルを実施する目的で熱量計に組み込まれた加熱システムによるものであり得る。そのような測定プロトコルは、特許仏国特許第２９６８４４８号明細書において説明されている。
【００１４】
示差熱量計が一般的に使用される。この場合、熱量計は２つのサンプルホルダを含む。示差熱量計での核加熱の測定は、２つの本質的に同一のサンプルホルダ間の２つの温度差に基づき、第１サンプルホルダは満たされている、すなわち、蓄積エネルギーが測定されなければならない材料のサンプルを包含しており、第２の空のサンプルホルダは参照として機能する。蓄積エネルギーは２つのサンプルホルダ間のこの２つの温度差から推定され、慣習的にＷ／ｇの単位で表される。温度は熱電対により測定され得る。
【００１５】
サンプルホルダの一タイプ、および示差熱量計の一タイプは、公表文献「Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｏｒ：ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ａ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  Ａｎｄ  ａ  Ｇａｍｍａ  Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ，Ｄ．Ｆｏｕｒｍｅｎｔｅｌ，Ｃ．Ｒｅｙｎａｒｄ−Ｃａｒｅｔｔｅ，Ａ．Ｌｙｏｕｓｓｉ，Ｊ．Ｆ．Ｖｉｌｌａｒｄ，Ｊ．Ｙ．Ｍａｌｏ，Ｍ．Ｃａｒｅｔｔｅ，Ｊ．Ｂｒｕｎ，Ｐ．Ｇｕｉｍｂａｌ，Ｙ．Ｚｅｒｅｇａ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６０，Ｉｓｓｕｅ：１，Ｐａｒｔ：２，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｙｅａｒ：２０１３，Ｐａｇｅ（ｓ）：３２８−３３５」において説明されている。
【００１６】
示差熱量計は、熱が熱量計と熱量計の外部の熱伝導流体との間で交換される限りにおいて、非断熱熱量計である。これは２つのサンプルホルダを含む。
【００１７】
各サンプルホルダは３つの部分、すなわち、ヘッド、ベ−ス、およびヘッドとベ−スとを軸方向に接続するロッドを含む。３つの部分は長手方向に同じ軸上にある。第１熱電対が、ヘッドのロッドとの連結部と同じ高さにあるヘッドのベ−スに位置する。第２熱電対はベ−スの中間に位置する。
【００１８】
別のタイプのサンプルホルダが、公表文献「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｉｍｐｌｅ  ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ＭＡＲＩＡ  ｒｅａｃｔｏｒ  ａｎｄ  ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃａｓｅ  ｏｆ  ＪＨＲ  ｒｅａｃｔｏｒ．，Ｍ．Ｔａｒｃｈａｌｓｋｉ，Ｋ．Ｐｙｔｅｌ，Ｐ．Ｓｉｒｅｔａ，Ａ．Ｌｙｏｕｓｓｉ，Ｊ．Ｊａｇｉｅｌｓｋｉ，Ｃ．Ｒｅｙｎａｒｄ−Ｃａｒｅｔｔｅ，Ｃ．Ｇｏｎｎｉｅｒ，Ｇ．Ｂｉｇｎａｎ，ＡＮＩＭＭＡ  ２０１３，２３−２７  Ｊｕｎｅ，Ｍａｒｓｅｉｌｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ，ＩＳＢＮ：９７８−１−４７９９−１０４６−５」において説明されている。
【００１９】
サンプルホルダは、ステンレス鋼ケーシング内に取り付けられた円筒形の中央サンプルを包含する。気体が充填された空間が、円筒形のサンプルとケーシングとの間に提供される。熱電対が、中央サンプルの中心に挿入される。別の熱電対がケーシングの外部に締結される。温度差は２つの熱電対間で測定される。
【００２０】
蓄積エネルギーが特定のレベルを超えると、この公表文献によるサンプルホルダでは、絶縁気体の層がサンプルを取り囲むことから（高い誘起温度）、サンプルから熱を除去することが可能ではなくなる。具体的には、この公表文献の図２は、温度が本質的に気体の層のレベルまで半径方向に低下することを示す。高いレベルの蓄積エネルギーを取り除くためには、層の厚さを減らす、および／または、気体の性質を変更することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】仏国特許第２９６８４４８号明細書
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｏｒ：ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ａ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  Ａｎｄ  ａ  Ｇａｍｍａ  Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ，Ｄ．Ｆｏｕｒｍｅｎｔｅｌ，Ｃ．Ｒｅｙｎａｒｄ−Ｃａｒｅｔｔｅ，Ａ．Ｌｙｏｕｓｓｉ，Ｊ．Ｆ．Ｖｉｌｌａｒｄ，Ｊ．Ｙ．Ｍａｌｏ，Ｍ．Ｃａｒｅｔｔｅ，Ｊ．Ｂｒｕｎ，Ｐ．Ｇｕｉｍｂａｌ，Ｙ．Ｚｅｒｅｇａ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６０，Ｉｓｓｕｅ：１，Ｐａｒｔ：２，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｙｅａｒ：２０１３，Ｐａｇｅ（ｓ）：３２８−３３５
【非特許文献２】Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｉｍｐｌｅ  ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ＭＡＲＩＡ  ｒｅａｃｔｏｒ  ａｎｄ  ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃａｓｅ  ｏｆ  ＪＨＲ  ｒｅａｃｔｏｒ．，Ｍ．Ｔａｒｃｈａｌｓｋｉ，Ｋ．Ｐｙｔｅｌ，Ｐ．Ｓｉｒｅｔａ，Ａ．Ｌｙｏｕｓｓｉ，Ｊ．Ｊａｇｉｅｌｓｋｉ，Ｃ．Ｒｅｙｎａｒｄ−Ｃａｒｅｔｔｅ，Ｃ．Ｇｏｎｎｉｅｒ，Ｇ．Ｂｉｇｎａｎ，ＡＮＩＭＭＡ  ２０１３，２３−２７  Ｊｕｎｅ，Ｍａｒｓｅｉｌｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ，ＩＳＢＮ：９７８−１−４７９９−１０４６−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
前述の出版物の両方において、サンプルホルダおよび熱量計は、半径方向の熱交換を促さない。
【００２４】
本発明の１つの目的は、この問題に対応して、サンプルホルダと、少なくとも１つのそのようなサンプルホルダを含む熱量計セルとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この理由のためおよび本文脈において、本発明の主題は、原子炉における核加熱の測定のためのサンプルホルダのための新規な構成、および本発明のサンプルホルダを含む熱量計セルである。
【００２６】
より正確には、本発明の１つの対象は、原子炉における核加熱の測定のためのサンプルホルダであって、
−  長手方向軸に沿って感熱サンプルを包含するように構成された本体と、
−  本体からの熱をサンプルホルダの外部へ除去するための手段と
を含むサンプルホルダにおいて、
本体からの熱をサンプルホルダの外部へ除去するための手段が、
−  前記本体の外周に位置する周辺構造と、
−  前記本体と前記周辺構造とを機械的に連結する中央構造であって、前記中央の機械的連結構造が、本体と周辺構造との間で、熱を半径方向に、すなわち長手方向軸に垂直に、伝導するように構成された中央構造と
を含むことを特徴とする、サンプルホルダである。
【００２７】
本発明によると、中央の機械的連結構造は、前記本体と前記周辺構造との間に半径方向に位置する。
【００２８】
本体は、その中心に加熱要素をさらに包含するように構成され得る。本体はこのとき、有利にはその中心に絶縁シムを含んでもよく、このシムは、加熱要素を支持するとともにそれを電気的に絶縁することを意図される。
【００２９】
有利には、中央の機械的連結構造は本体の寸法より小さい長手方向軸に沿った寸法を有し、前記中央の機械的連結構造の前記長手方向軸に沿った中央位置は前記本体の前記長手方向軸に沿った中央位置の近くにある。
【００３０】
本発明の変形形態において、本体は中空シリンダである。前記シリンダの内径および外径は、例えば、標的とされる核加熱のレベル（サンプルの質量）、サンプルホルダにとって望ましい感度、および精査されるチャンネルのサイズに依存して、有利には選択される。
【００３１】
本発明の変形形態において、中央の機械的連結構造は環帯である。
【００３２】
本発明の変形形態において、周辺構造は円筒形の環状の形状である。
【００３３】
周辺構造の厚さは、原子炉チャンネルのサイズ、標的とされる感度および核加熱の標的とされるレベルに依存して選択され得るが、この厚さはその機械的強度を確保しなければならない。
【００３４】
本発明の変形形態において、本体および／または中央の機械的連結構造および／または周辺構造は、ステンレス鋼、アルミニウム、グラファイト、または核照射に適合する任意の材料でできていてもよい。
【００３５】
本発明の変形形態において、中央の機械的連結構造は開口部を備えていない。
【００３６】
本発明の変形形態において、中央の機械的連結構造は開口部を備えているとともに、前記本体と前記周辺構造との間に半径方向に配置された１つまたは複数の単一要素を含む。中央の機械的連結構造はしたがって、本体と周辺構造との間に均一に分布する均等な面積のＮ区域の形をとることができ、Ｎは２以上である。典型的には、中央の機械的連結構造は、本体と周辺構造との間に均一に分布する均等な面積の４または８つの区域を形成するように切断された環帯であり得る。
【００３７】
典型的には、中央の機械的連結構造は、所望の感度および標的とされる核加熱のレベルに依存して選択された高さを有し得る。
【００３８】
本発明の他の対象は、原子炉における核加熱の測定のための熱量計セルであって、
−  本発明による少なくとも１つのサンプルホルダと、
−  前記サンプルホルダが中に置かれたケーシングと、
−  温度測定手段と
を含む熱量計セルである。
【００３９】
ケーシングは有利には、気体、場合により例えばキセノンまたは窒素またはネオンまたはヘリウムを含んでもよく、気密であってもよい。
【００４０】
本発明の変形形態において、温度測定手段は、
−  温度を測定するための第１温度測定手段であって、サンプルを包含することを意図された本体と中央の機械的連結構造との間のインターフェイスに位置する、第１温度測定手段と、
−  温度を測定するための第２温度測定手段であって、中央の機械的連結構造と周辺構造との間のインターフェイスに位置する第２温度測定手段とを含み、
−  前記第１および第２温度測定手段は、核加熱が、ホットスポットでの測定値およびコールドスポットでの測定値から測られることを可能にする。
【００４１】
本発明の変形形態において、温度測定手段は、異なる金属でできているサンプルホルダの構造要素により形成された熱電対であってもよく、
−  サンプルを包含することを意図された前記本体が第１金属でできており、
−  前記中央の機械的連結構造が第２金属でできており、
−  前記周辺構造が第３金属または第１金属でできている。
【００４２】
本発明の変形形態において、熱量計セルは少なくとも２つのサンプルホルダを含む。
【００４３】
サンプルホルダは、長手方向に方向付けられ得るとともに、各サンプルホルダの半径方向軸に垂直な主軸に沿って、上下に配置され得る。
【００４４】
これらはまた、横断方向に方向付けられ得るとともに、各サンプルホルダの半径方向軸に平行な主軸に沿って上下に配置され得る。
【００４５】
本発明の変形形態において、熱量計セルは、１つまたは複数のサンプルホルダを封入する単一のケーシングを含む。
【００４６】
本発明の変形形態において、ケーシングは、１つまたは複数のサンプルホルダの１つまたは複数の周辺構造と接触する。
【００４７】
本発明の変形形態において、熱量計セルは、気体を前記ケーシングの内部へ導入するための手段を含む。
【００４８】
本発明の変形形態において、ケーシングは、サンプルホルダを互いから絶縁するために、各々１つのサンプルホルダを包含する単一区画を含む。
【００４９】
本発明の変形形態において、ケーシングは区画を一緒に連結する連結部分を含み、前記連結部分は前記連結部分を通じた熱伝導流体フロ−を生成するための手段を含む。
【００５０】
図面を参照して与えられる以下の非限定的説明を読むことで、本発明はより良好に理解され、他の利点が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】それぞれサンプルを備えていない、およびサンプルを備えた本発明によるサンプルホルダを示す。
【図１ｂ】それぞれサンプルを備えていない、およびサンプルを備えた本発明によるサンプルホルダを示す。
【図２】本発明によるサンプルホルダにおいて使用され得る環帯タイプの中央の機械的連結構造の様々な例を示す。
【図３】一方がサンプルを包含する２つのサンプルホルダを含む、本発明の熱量計セルの第１の例を示す。
【図４】一方がサンプルを包含する、２つのサンプルホルダを含む本発明の熱量計セルの第２の例を示す。
【図５】本発明のサンプルホルダを含む熱量計セルとの関連における、熱交換に関わる様々な要素の様々な熱抵抗のダイアグラムを示す。
【図６】本発明のサンプルホルダを含む熱量計セルとの関連における、熱抵抗の算出において考慮に入れられる要素の高さおよび半径を示す。
【図７】中央の機械的連結構造の長さの関数として、本発明のサンプルホルダの例により得られた、℃／Ｗ単位のサンプルホルダの反応の感度の変動を示す。
【図８】前記サンプルホルダを含む熱量計セルにおいて用いられる気体の伝導率の関数として、本発明のサンプルホルダの例により得られた、この感度の変動を示す。
【図９】前記サンプルホルダを含む熱量計セルにおける中央の機械的連結構造の厚さ／高さの関数として、本発明のサンプルホルダの例により得られた、この感度の変動を示す。
【図１０】上から見た垂直断面と、本発明のサンプルホルダの構成の２つの例の３Ｄ垂直断面を示す。
【図１１】注入電力の関数としての温度差に関する反応曲線の例を示し、温度は、本体と中央の機械的連結構造との間のインターフェイスで、および中央の機械的連結構造と周辺構造との間のインターフェイスで測定される。
【図１２ａ】サンプルホルダがそのケーシングにおいて横断方向に方向付けられた構成と、各サンプルホルダの半径方向軸に平行な主軸に対して横断方向に方向付けられた２つのサンプルホルダを組み込むセルとを示す。
【図１２ｂ】サンプルホルダがそのケーシングにおいて横断方向に方向付けられた構成と、各サンプルホルダの半径方向軸に平行な主軸に対して横断方向に方向付けられた２つのサンプルホルダを組み込むセルとを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明によると、原子炉における核加熱の測定のためのサンプルホルダは、サンプルであって、それについて放射線／物質相互作用により誘発された蓄積エネルギーが定量化されるサンプルを包含するように構成された本体と、本体からの熱をサンプルホルダの外部へ除去するための手段とを含む。これらの手段は、前記本体の外周に位置する周辺構造と、前記本体と前記周辺構造とを機械的に連結する中央構造とを含み、前記中央の連結構造は、本体と周辺構造との間で熱を半径方向に伝導するように構成される。このようなサンプルホルダは、密封ケーシングを含む熱量計セルに組み込まれるように構成される。
【００５３】
有利には、中央の機械的連結構造は本体よりも長手方向サイズが小さく、周辺構造は本体の半ばまで上がったところに位置付けられ、上部および下部自由空間と呼ばれるものを生じる。
【００５４】
円筒形状のサンプルホルダが以下で詳細に説明されるが、円筒形状以外の形状が使用されてもよく、中央の機械的連結構造は熱の半径方向除去を可能にするように構成され得る。
【００５５】
図１ａは、サンプルで充填されていないサンプルホルダ１の例の断面図を概略的に示し、前記サンプルホルダには、その中心に、加熱要素が設けられている。より正確には、この例によると、サンプルホルダは、長手方向軸Ａｌを有する円筒形の中央本体２０と、環帯タイプの中央の機械的連結構造３０と、周辺構造４０と、加熱要素６０とを含み、中心から外周へ要素２０、３０および４０を結ぶ半径方向軸Ａｒが画定される。図１ｂは、サンプル１０で充填された同じタイプのサンプルホルダ２の断面図を示す。
【００５６】
熱量計セルを画定するためにサンプルホルダが密封ケーシングに組み込まれると、加熱要素は、非放射媒体における、前記セルの事前較正に役立つ。これは次いで、核加熱がジュール加熱により局所的にシミュレーションされることを可能にする。これはさらに、「ｄｅ  ｚｅｒｏ」または「ｄ’ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｄｅ  ｃｏｕｒａｎｔ」と呼ばれる測定方法との関連において、反応器において使用されてもよく、この方法においては、特許仏国特許第２９６８４４８号明細書に記載のとおり、放射線／物質相互作用により蓄積エネルギーに加えて、追加的なエネルギーを送達することが必要である。
【００５７】
中央の機械的連結構造は、熱が中央本体から周辺構造へ半径方向に伝導される（伝導性指向性フロ−）ことを可能にし、この周辺構造は、熱量計セルのケーシングと接触し、したがって、前記熱量計セルに蓄積エネルギーが除去されることを可能にする。
【００５８】
中央の連結構造は様々な構成を有することができ、特に、センサの感度を調整するために開口部を備えることができ、構造はこのとき、より大きいまたはより小さい面積の単一要素のセットからなる。構成の特定の例が以下で与えられるとともに図２により示され、図２は、中央本体２０と周辺構造４０とを機械的に連結するための中央構造３０のための様々な環状構成を示す。左から右へ、中央の機械的連結構造のこれらの様々な構成は、それぞれ開口部を備えていない環帯、および、４つの大きい区域もしくは８つの区域、または小さい４つの区域であって、より大きい面積の４つの区域を包含する構成より熱交換面積の小さい４つの区域のいずれかを含む部分的に開口部を備えている環帯である。
【００５９】
熱量測定セルを作るために、１つまたは複数のサンプルホルダが、サンプルホルダの全てが封入されることを可能にするケーシング内に位置付けられる。図３は、したがって、熱量計−セル構成であって、熱量計セル１００が、２つのサンプルホルダであって、本発明によると本体２０と、中央の機械的連結構造３０と周辺構造４０とを含む２つのサンプルホルダを封入するケーシング７０を含む熱量計−セル構成を示し、ケーシングは前記周辺構造と接触し、ケーシングは、一般的に熱伝導流体Ｆｌのフロ−と接触する。気体Ｇが前記ケーシング内に存在し、感度がその熱伝導率に依存して調整されることを可能にする。示差測定法から核加熱を求めるために、サンプルホルダのうちの１つがサンプル１０を含むが、他方は含まない（サンプルホルダ１はサンプルを含まず、サンプルホルダ２はサンプルを含む）。
【００６０】
このケーシングは金属、特にステンレス鋼でできていてもよい。これは図３に示されるとおり単純なケーシングであってもよく、または、区画を含むケーシングであって、図４に示されるように区画の各々がサンプルホルダを囲み、区分化されたケーシングが２つのセルが互いに熱的に絶縁されることを可能にするケーシングであってもよい。
【００６１】
図４において、シムまたは機械的スペーサ８０が、ケーシング７０において長手方向にサンプルホルダを保持するのに十分な数だけ設けられる。
【００６２】
有利には、ケーシングには、その中央部分において、およびその端部に、熱量計セルが中に置かれる熱伝導流体が通過することを可能にする開口部９０がさらに設けられてもよい。
【００６３】
これらの構成において、サンプルホルダは、主軸Ａｐに沿って長手方向に方向付けられ、前記軸は、長手方向軸Ａｌ１およびＡｌ２のサンプルホルダの各半径方向軸Ａｒ１およびＡｒ２にそれぞれ垂直である。
【００６４】
出願人らは、センサの感度を評価するために、１Ｄ熱解析アプローチ（定常状態レジーム、各材料の熱伝導率が一定）を適用することにより、本発明のサンプルホルダを組み込む熱量計セルの熱挙動を研究してきた。感度はこのとき、温度ＴｃおよびＴｆが測定される２点間、すなわち、それぞれ、本体と中央の機械的連結構造との間のインターフェイスおよび中央の機械的連結構造と周辺構造との間のインターフェイスの間の算出された等価熱抵抗Ｒ１２ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔに対応する。
【数１】
0006710703.tif 000002
【００６５】
以下の参照符号を付した様々な熱抵抗のダイアグラムが図５において与えられる。
Ｒｃ：中央の機械的連結構造３０の熱抵抗、
Ｒｇ１：上部包囲気体層の気体の熱抵抗、
Ｒｇ２：下部包囲気体層の気体の熱抵抗、
Ｒａ：周辺構造４０の熱抵抗、
Ｒｅ：ケーシング７０の熱抵抗、および
Ｒｆ：セルの外部の流体の熱抵抗。
【００６６】
完全に伝導性のある熱伝導が検討される場合、等価抵抗は、それぞれ３つの並列な相対伝導抵抗、すなわちそれぞれ、Ｒｃ、Ｒｇ１およびＲｇ２に対応する。
【００６７】
図６は以下を示す。
−  気体の高さＨｇ、
−  中央の機械的連結構造の高さＨｃ、
−  中央の機械的連結構造の内径および外径、すなわちそれぞれ、ｒｃｉｎｔおよびｒｃｅｘｔ、
−  気体Ｇの熱伝導率λｇ、および
−  中央の機械的連結構造の熱伝導率λｃ。
【００６８】
等価熱抵抗はしたがって以下の等式により定義される。
【数２】
0006710703.tif 000003
【００６９】
これにより、単純化されたモデルを介して、熱量計セルの感度の値に影響を及ぼす第１パラメ−タ、すなわち、中央の機械的連結構造が作られている材料およびケーシング内に存在する気体の熱伝導率、ならびに機械連結構造のサイズ（厚さ／高さ）を特定することが可能になる。
【００７０】
有限要素法を使用した軸対称熱２Ｄ数値シミュレーションがまた、間隙のない環帯（開口部を備えていない環帯）を備えた構成の場合の熱量計セルの反応をパラメータ的に研究するために実施された。結果は、グラファイトサンプルを包含するステンレス鋼でできている「開口部を備えていない環帯」タイプのセル、および２００Ｗ／（℃ｍ２）に等しく設定されたケーシングの外部への伝導係数の場合について提供され、中央の機械的連結構造の長さ（軸Ａｒに沿った）の関数として、感度の変動に関して図７に示される。図８は、熱量計セル内に存在する気体の伝導率の関数としての、感度の変動に関する。図９は、（１Ｄシミュレ−ションモデル：点Ｃ９ａ、および２Ｄシミュレ−ションモデル：点Ｃ９ｂで得られた）中央の機械的連結構造の厚さの関数としての感度の変動に関する。
【００７１】
これらの曲線は、中央の機械的連結構造（本発明の場合環帯）の長さ、その厚さおよび気体の性質を、センサの感度を標的とされるエネルギー蓄積に合わせるために、変化させることが可能であることを裏付けるものである。例えば、試験された条件下において、セルの感度は、環帯の厚さを２．５ｍｍから０．２５ｍｍへ変更することにより１０倍変化させられ得る。厚さが薄いほど、感度は高くなり、したがって、熱量計セルが蓄積エネルギーの小さな変動をより容易に検出することができる。
【００７２】
パラメータ的研究から得られた結果に基づき、出願人らは、熱量計セルの２つの例を作り、加熱要素によるジュール加熱で、サンプルの中心で核加熱をシミュレートすることにより、非照射媒体においてそれらを較正した。図１０は、ステンレス鋼において作られた２つの構成を示す、すなわち開口部を備えていない環帯を備えた構成（構成Ａと呼ばれる）および、一定間隔で５０％の開口部を備えている構成（構成Ｂと呼ばれる）。アルミナでできていてもよい電気絶縁シム６１が、有利には、加熱要素を支持するために設けられてもよい。
【００７３】
上面図は、上で定義された温度ＴｆおよびＴｃを取集するために、温度測定が行われ得る（熱電対が２点で位置付けられる）位置の例を示す。断面図は、加熱要素専用の位置６００、サンプル１０、開口部を備えているまたは開口部を備えていない中央の機械的連結構造３０、周辺構造４０、および絶縁シム６１を示す。
【００７４】
図１１は、温度差Ｔｃ−Ｔｆ（℃単位で表される）に関して得られた結果を注入電力（Ｗ単位で表される）の関数として示す、すなわち：
−  曲線Ｃ１１Ａａ、構成Ａについての理論的解析計算、
−  曲線Ｃ１１Ａｂ、構成Ａの熱シミュレ−ション、
−  曲線Ｃ１１Ａｃ、構成Ａについての実験結果、および
−  曲線Ｃ１１Ｂｃ、構成Ｂについての実験結果。
【００７５】
これらの２つの構成の反応曲線は、層状フロ−（２３℃の外部の水流）との対流壁貫通交換の場合に得られた。これらは一方では、実験および１Ｄ−理論的結果ならびに２Ｄ数値シミュレーションが、構成Ａの場合一致することを示す。他方で、これらの曲線は、開口部を備えている環帯構成（構成Ｂ）に対応するセルが、開口部を備えていない環帯（構成Ａ）を備えたセルに対して、センサの感度を高め得ることを示す。構成Ｂは、構成Ａの感度の２倍を超える感度を有する（ここで研究された特定の場合においてそれぞれ約１９．９℃／Ｗおよび約８．４℃／Ｗ）。
【００７６】
この結果は、より低いレベルの核加熱の測定の場合、またはセルにおける総蓄積の減少の一方で精度を上げることを目的とすると、特に興味深い。
【００７７】
より高いレベルの核加熱の場合（実験用反応器の炉心における）、別のパラメ−タ、すなわち各セルの総高さを変えることが可能である。高さを減じることにより、℃／Ｗ単位での等価感度を維持しながら、放射線と相互作用する物質の量を減らすこと、したがって、エネルギー蓄積および到達する温度を低下させることが可能である。
【００７８】
このサイズの減少はまた、軸勾配の影響を低下させることを可能にし、それにより以下を可能にする。
−  センサが単一の寸法のセル内に嵌合すること、
−  または、（それぞれサンプルを有する、およびサンプルを有しない）２つのセルで、運動を伴わずに核加熱を測るために測定が実施されること、
−  または異なる性質のサンプルを有するセルが使用されること。
【００７９】
各セルのサイズを減らす（高さを減じる）能力により、センサを、１つまたは２つのセルを備える、セルの高さより大きい直径のチャンネルに水平に統合することが可能となる。これは、サンプルにおける蓄積への軸勾配の影響が低下されることを可能にする。このような構成は、サンプルホルダの長手方向軸Ａｌおよび半径方向軸Ａｒを示す図１２ａに示される。図１２ｂは、所与の熱量計セル２００において、軸Ａｒ１およびＡｒ２に平行な主セル軸Ａｐに沿って配置された、長手方向単一軸Ａｌ１およびＡｌ２ならびに半径方向軸Ａｒ１およびＡｒ２を有する、２つのサンプルホルダを示す。
【図１ａ】
0006710703.tif 000004
【図１ｂ】
0006710703.tif 000005
【図２】
0006710703.tif 000006
【図３】
0006710703.tif 000007
【図４】
0006710703.tif 000008
【図５】
0006710703.tif 000009
【図６】
0006710703.tif 000010
【図７】
0006710703.tif 000011
【図８】
0006710703.tif 000012
【図９】
0006710703.tif 000013
【図１０】
0006710703.tif 000014
【図１１】
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【図１２ａ】
0006710703.tif 000016
【図１２ｂ】
0006710703.tif 000017