Oct 10, 2014

E-Cat長期試験報告 003

2. Reactor characteristics and experimental setup

反応器のの特性と実験のセットアップ

The reactor investigated on this occasion is outwardly quite different from the ones used in the tests held in the past years.

この機会に調査された反応器は、外見上も、過去数年に開催されたテストで使用されたものとは全く異なる。

Its external appearance is that of an alumina cylinder, 2 cm in diameter and 20 cm in length,

その外観は、そのアルミナ円筒のものであり、直径2センチ、長さ20cm、
(アルミナ 酸化アルミニウム 融点: 2,072°C 天然にはコランダム、ルビー、サファイアとして産出 硬度を生かして研磨剤、高融点を生かして耐火物としての用途)

ending on both sides with two cylindrical alumina blocks (4 cm in diameter, 4 cm in length),

2つの円筒状のアルミナブロックで両側を終端している(直径4センチ、長さは4センチ)

non-detachable from the body of the reactor,

反応装置本体から取り外しできない、

which henceforth will be referred to as “caps”.

これを、以降、「キャップ」と呼ぶことにする。

An image of the reactor is given in Figure1.

反応器の画像は、図1.で与えられる。

Whereas the surface of the caps is smooth,

キャップの表面が滑らかであるのに対し、

the outer surface of the body of the E-Cat is molded in triangular ridges,

E-キャットの本体の外表面は、三角形の隆起部に成形されている

2.3 mm high and 3.2 mm wide at the base,

高さ2.3ミリメートルとベースで幅3.2ミリメートル、

covering the entire surface and designed to improve convective thermal exchange (cylinder diameter is calculated from the bases of the ridges).

全表面を覆う、対流熱交換を改善するために設計される(シリンダー径は、隆起部の基部から計算される)。

In this way, the current model of E-Cat is capable of attaining higher temperatures than the earlier models, avoiding internal melting, a previously fairly frequent occurrence [1].

このように、E-キャットの現在のモデルは、以前のモデルよりも高い温度を達成することが可能である、内部の溶融を回避しつつ、溶融が以前はかなり頻繁に発生した[1]


Figure 1.
図1。
Weighing the E-Cat after the test (452 g). 

テスの後に、E-キャット計量ト(452グラム)。

The ridges along the body of the reactor increase the dissipation surface for natural heat convection. 

反応装置の本体に沿った隆起部は、自然熱対流のための放熱面を増加させる。

The power supply cables run through the two cylindrical extremities (termed “caps”), and were cut prior to weighing.

電源ケーブルは、2つの円筒形の末端を通る(「キャップ」と呼ばれる)、計量前に切断した。


Three braided high-temperature grade Inconel cables exit from each of the two caps:

ら三つの編組高温グレードのインコネル・ケーブルが、2つのキャップのそれぞれから出ている:
(インコネル(Inconel®)はニッケル基の超合金の商標)

these are the resistors wound in parallel non-overlapping coils inside the reactor.

これらは、反応器内部の並列非重複のコイルに巻かれる抵抗である。

A thermocouple probe, inserted into one of the caps, allows the control system to manage power supply to the resistors by measuring the internal temperature of the reactor.

キャップのいずれかに挿入した熱電対プローブは、反応装置の内部温度を測定することにより抵抗への電力供給を管理するための制御システムを可能にする。

The hole for the thermocouple probe is also the only access point for the fuel charge.

熱電対プローブ用の穴は、燃料チャージのための唯一のアクセスポイントでもある。

The thermocouple probe cable is inserted in an alumina cement cylinder,

熱電対プローブケーブルは、アルミナセメントシリンダーに挿入されている

which acts as a bushing and perfectly fits the hole, about 4 mm in diameter.

これは、ブッシュとして機能し、完璧穴にフィット、直径約4mm。

When charging the reactor, the bushing is pulled out, and the charge is inserted.

反応装置に(燃料を)装填するとき、ブッシングが引き出され、燃料が挿入されている。

After the thermocouple probe has been lodged back in place,

熱電対プローブが所定位置に戻って提出された後、

the bushing is sealed and secured with alumina cement.

ブッシングを密封し、アルミナセメントで固定されています。

To extract the charge, pliers are used to open the seal.

燃料を取り出すには、シールを開くためにペンチが使用される。



The resistors and the copper cables of the three-phase power supply are connected outside the caps,

抵抗と三相電源の銅ケーブルは、キャップの外側に接続され、

in the classic delta configuration.

古典的なデルタ構成で

For 50 cm from the reactor, the power cables are contained in hollow alumina rods (three per side), 3 cm in diameter (Figure 2).

反応器からの50センチメートルについては、電源ケーブルが中空アルミナ棒(片側3個)に含まれています、直径3cm(図2)。

The purpose of the rods is to insulate the cables and protect the connections.

ロッドの目的は、ケーブルを絶縁および接続を保護することである。

Figure 2.

図2。

The E-Cat, installed on its metal frame. 

その金属フレームにインストールされているE-キャット、。

Note the two sets of three alumina rods (one per side) thermally and electrically insulating the supply cables that run through them. 

3本のアルミナ棒の二組(片側に一組)に注意してください、それらを介して実行するサプライ・ケーブルを熱的および電気的に絶縁します。

On the left, the cable connecting to the K-type probe may be seen. 

左側には、K型プローブに接続するケーブルが見ることができる。

The strut under the center of the reactor has been covered with alumina cement,

反応装置の中心の下の支柱は、アルミナセメントで覆われています

 which provides thermal insulation of the reactor from the strut.

その支柱から反応装置の断熱性を提供します。

The E-Cat's control apparatus consists of a three-phase TRIAC power regulator,

E-キャッツ制御装置は、三相TRIAC電力レギュレータで構成され

driven by a programmable microcontroller;

プログラム可能なマイクロコントローラで駆動される。

its maximum nominal power consumption is 360 W.

その最大公称消費電力は360 Wである。

The regulator is driven by a potentiometer used to set the operating point

レギュレータは動作点を設定するために使用されるポテンショメータによって駆動され

 (i.e. the current through the resistor coils, normally 40-50 Amps),

(すなわち、抵抗コイルを流れる電流、、通常は40〜50アンペア)

and by the temperature read by the reactor's thermocouple.

及び、反応器の熱電対によって読み取らる温度により(駆動される)。

Both the reactor and the rods lie on a metal frame,

反応器及びロッドの両方が、金属フレーム上にある

the points of contact with the frame being thermally insulated with alumina cement.

フレームとの接点は、熱的にアルミナセメントで絶縁されている。

The whole frame lies on an insulating rubber mat on the floor (Figure 3).

フレーム全体が床の上に絶縁ゴム製のマットに位置しています(図3)。

Figure 3. 
図3。

Experiment setup for the measurements. 

測定のための実験のセットアップ。

Foreground: reactor control system,

前景:反応装置制御システム、

 the two PCEs for electric power measurements, and one of the multimeters used to verify that no DC components were present. 

電気パワー測定のための二つのPCEと、マルチメータの一つはDC成分が存在しないことを確認するために使用される。

Background: reactor, the two thermal imagery cameras. 

背景:反応装置、2つの熱画像カメラ。

Note the 6 dosimeters (pairs of red and blue rectangles: 2 on wall, two to the left of reactor, and two to the right, on the far ends of the metal frame) for radiation emission measurements.

6台の線量計に注意してください(赤と青の矩形のペア:壁に2つ、反応器の左側に2つ、さらに、右にも2つ、金属フレームの遠端に)放射線放出測定のため。

As in the previous tests,

以前のテストのように、

the calculation of the E-Cat’s average power and energy production was performed

E-キャッツ平均パワーとエネルギー生産の計算を行った

by evaluating the power emitted both by radiation and convection.

放射と対流の両方によって放出されるパワーを評価することによって。

Our instruments consisted of two thermal imaging cameras to measure average surface temperatures,

私たちの機器は、平均表面温度を測定するために2つの熱画像カメラから構成され、

two power and harmonics analyzers for electrical consumption measurements,

電力消費量の測定のための2つの電力と高調波アナライザ、

and three digital multimeters to measure any possible DC component in the power supply.

そして3つのデジタル·マルチメータは、電源内のすべての可能な直流成分を測定した。

The cameras used were two Optris PI 160 Thermal Imagers,

使用カメラは、2つの Optris PI160サーマルイメージャだった

one provided with a 30° × 23° lens and 160 × 120 pixel UFPA sensors,

30°×23°レンズと160×120ピクセルUFPAセンサを備えたもの、

capable of reading temperatures up to 900°C,

900℃までの温度を読み取ることができる、

the other with a 48° ×37° lens, capable of measuring temperatures up to 1500°C.

48°×37°のレンズを持つ他の一台、1500℃までの温度を測定することができる。

The spectral range for both cameras is from 7.5 to 13 μm.

両方のカメラのためのスペクトル範囲は、7.5〜13μmである。

The power analyzers were two PCE 830 units from PCE Instruments,

パワー·アナライザは、PCE Instrumentsから2つの PCE830台だった

capable of measuring, and displaying on an LCD display,

測定し、LCDディスプレイ上に表示することができる、

electric current, voltage and power values,

電流、電圧、電力値、電気、

 as well as the corresponding waveforms.

それだけでなく、対応する波形も。

These instruments are capable of reading voltage and AC current values up to 5 kHz.

これらの器具は、5 kHzまでの電圧とAC電流の値の読み出しが可能である。


The choice of instruments was warranted both by the straightforwardness of the experimental setup and the precision of the instruments themselves.

計測器の選択は、実験装置の直進性や計測器そのものの精度の両方によって保証された

Designing a calorimetric measurement by means of a cooling fluid would have been more complex,

冷却流体を用いて熱量測定を設計することは、より複雑だっただろう

especially in the light of the high temperatures reached by the E-Cat.

特にE-キャットが到達する高い温度の光の中で。


All the instruments used during the test are property of the authors of the present paper,

テスト中に使用されるすべての機器は、本論文の執筆者に帰属します、

and were calibrated in their respective manufacturers’ laboratories.

そして、それぞれのメーカーの研究所で較正した。

Moreover, once in Lugano, a further check was made to ensure that the PCEs and the IR cameras were not yielding anomalous readings.

また、一度ルガノにおいて、さらなるチェックが行われ、PCEと赤外線カメラから異常測定値が得られていなかったことを確認されました。

For this purpose, before the official commencement of the test, both PCEs were individually connected to the power mains selected for powering the reactor.

この目的のために、試験の公式の開始前に、両方のPCEは、反応器に電力を供給するために選択された主電源に個別に接続した。

 For each of the three phases, readings returned a value of 230 ± 2V, which is appropriate for an industrial establishment power network.

三相のそれぞれについて、測定値は、230±2Vの値を返しました、それは工業用に確立した電力ネットワークに適しています。

The IR cameras, on the other hand, were focused on circular tabs of adhesive material of certified emissivity (henceforth referred to as “dots”).

赤外線カメラは、一方で、認定済み放射率の密着材料の円形のタブに焦点を当てていた(以下、「ドット」と呼ばれる)。

The relevant readings were compared to those obtained from a thermocouple used to measure ambient temperature,

関連する測定値は、周囲温度を測定するために使用される熱電対から得られたものと比較した

and were found to be consistent with the latter, the differences being < 1°C.

そして、後で一致することが見出された、違いは、<1℃である。


Throughout the test, all the above instruments were connected to the same computer, wherein all the acquired data was saved.

テストを通して、上記のすべての機器が同じコンピュータに接続されていた、ここで取得した全てのデータが保存されました。

For both the PCEs and the IR cameras, data acquisition frequency was set at 0.5 Hz.

PCEとIRカメラの両方のために、データ取得頻度が0.5 Hzで設定した。

(ここで原文の4ページ末)