便攜式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明是在政府的支持下做出的，能源部門(mén)給予的合同號(hào)為No.DE-NE0000633。政府擁有本發(fā)明的某些權(quán)利。

相關(guān)申請(qǐng)的聲明

本申請(qǐng)要求2015年5月14日提交的美國(guó)專利No.14/712,507和2014年5月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/000,452的優(yōu)先權(quán)，它們的內(nèi)容以引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及用于監(jiān)測(cè)核動(dòng)力反應(yīng)器的系統(tǒng)、裝置、結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)：

在核反應(yīng)器中，核材料的芯部可能被局限到反應(yīng)器內(nèi)部較小的體積，從而可以發(fā)生反應(yīng)。在反應(yīng)器芯部需要再加燃料之前，受控的核反應(yīng)可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，可能包括若干年。因此，當(dāng)用作將水轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱源時(shí)，正確地設(shè)計(jì)的核反應(yīng)器可以提供無(wú)碳的、穩(wěn)定的、且極為可靠的能量源。

在核反應(yīng)器操作期間，一個(gè)或多個(gè)傳感器可以用來(lái)測(cè)量與中子源相關(guān)聯(lián)的中子通量和/或與通過(guò)反應(yīng)器芯部中的裂變活動(dòng)產(chǎn)生的中子相關(guān)聯(lián)的中子通量。相似地，可以有利地用來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器模塊內(nèi)的溫度、壓力、冷卻劑水平、功率水平和/或冷卻劑流量，以確保反應(yīng)器的內(nèi)部操作的所有方面都被保持在容許界限內(nèi)。例如，在冷卻劑的流量太低的情況下，反應(yīng)器內(nèi)的部件可能承受過(guò)度加熱，這可能導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器部件故障。在冷卻劑的流量太高的情況下，反應(yīng)器芯部可能經(jīng)受過(guò)度的冷卻水平，這可能導(dǎo)致反應(yīng)器輸出功率水平的不期望的波動(dòng)。

位于反應(yīng)器芯部附近和/或以其它方式位于反應(yīng)器模塊中的冷卻劑的溫度和可能的腐蝕特性可能導(dǎo)致傳感器、計(jì)量器和/或其它類型的測(cè)量裝置在一段時(shí)間內(nèi)失效。另外，關(guān)閉反應(yīng)器以更換和/或修復(fù)故障的測(cè)量裝置可能導(dǎo)致顯著的操作成本，并最終導(dǎo)致較低的效率和不太可靠的能量源。

反應(yīng)器模塊可能需要周期性地進(jìn)行再加燃料、維護(hù)和/或檢查。某些類型的反應(yīng)器模塊可以從反應(yīng)器灣區(qū)移除并更換為新的反應(yīng)器模塊。除了可以用來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器模塊的各種特性的傳感器之外，能夠附接、連接或以其它方式與反應(yīng)器模塊連通的附加部件、配件、附接件、管道、線材、支撐件等，可能妨礙觸及和/或維護(hù)反應(yīng)器模塊的能力。相似地，例如分別在安裝反應(yīng)器模塊和移除反應(yīng)器模塊期間，可能要花費(fèi)大量的時(shí)間將各種部件與反應(yīng)器模塊連接和分離。此外，為了容納各種部件而進(jìn)行的進(jìn)入反應(yīng)器容器和/或包含容器的任何穿透都可能在反應(yīng)器模塊中提供可能的泄露點(diǎn)和/或結(jié)構(gòu)弱化區(qū)域。

本申請(qǐng)應(yīng)對(duì)這些和其它問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)容納在反應(yīng)器灣區(qū)中的反應(yīng)器模塊的系統(tǒng)，其可以包括安裝結(jié)構(gòu)以及與安裝結(jié)構(gòu)連接的一個(gè)或多個(gè)可延伸附接機(jī)構(gòu)。另外，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置能夠可操作地聯(lián)接到所述一個(gè)或多個(gè)可延伸附接機(jī)構(gòu)，所述一個(gè)或多個(gè)可延伸附接機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成用以將所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置相對(duì)于反應(yīng)器灣區(qū)的壁選擇性地定位在不同距離處，以便將所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置置于反應(yīng)器模塊附近。

在監(jiān)測(cè)操作期間，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以定位在反應(yīng)器灣區(qū)中。在一些例子中，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以完全浸沒(méi)在反應(yīng)器灣區(qū)所包含的水池中。所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以從反應(yīng)器灣區(qū)的壁附近的縮回位置延伸到反應(yīng)器模塊附近的延伸位置。所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以被構(gòu)造成用以在延伸位置中監(jiān)測(cè)反應(yīng)器模塊。另外，在完成監(jiān)測(cè)操作之后，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以縮回到縮回位置。

一種包括便攜式監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)中子源。在其它例子中，包括便攜式監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)反應(yīng)器模塊內(nèi)所包含的初級(jí)冷卻劑的流量。一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以被構(gòu)造成用以增強(qiáng)、提高、多層化和/或以其它方式增加在一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置處能夠檢測(cè)到的信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1示出了示例性反應(yīng)器模塊的橫截面?zhèn)纫晥D，其包括容納在包含容器中的反應(yīng)器容器。

圖2示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)的橫截面俯視圖，其示出為處于縮回位置。

圖3示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)，其示出為處于延伸位置。

圖4示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)的側(cè)視圖，其示出為處于升高位置。

圖5示出了圖4的示例性系統(tǒng)，其示出為處于降低位置。

圖6示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的系統(tǒng)的示例性安裝結(jié)構(gòu)。

圖7示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)的側(cè)視圖，其包括安裝在便攜式設(shè)備上的多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。

圖8示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的另一個(gè)示例性系統(tǒng)的側(cè)視圖，其包括安裝在便攜式設(shè)備上的多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。

圖9示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置。

圖10示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的另一個(gè)示例性系統(tǒng)。

圖11示出了監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性過(guò)程。

具體實(shí)施方式

本文公開(kāi)的和/或提及的各種例子可以與以下文獻(xiàn)中出現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)特征一致地或結(jié)合地操作：名稱為Internal Dry Containment Vessel for a Nuclear Reactor的美國(guó)專利No.8,687,759，名稱為Evacuated Containment Vessel for a Nuclear Reactor的美國(guó)專利No.8,588,360，名稱為Neutron Path Enhancement的美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/242,677，和/或名稱為Flow Rate Measurement in a Volume的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/021,627，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容以引用方式并入本文中。

圖1示出了示例性反應(yīng)器模塊100的橫截面?zhèn)纫晥D，其包括容納在包含容器10中的反應(yīng)器容器20。反應(yīng)器芯部30定位在圓筒形或膠囊形反應(yīng)器容器20的底部部分處。反應(yīng)器芯部30可以包括一定量的可裂變物質(zhì)，這些可裂變物質(zhì)產(chǎn)生可能在也許若干年的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的受控反應(yīng)。在一些例子中，一個(gè)或多個(gè)控制桿可以用來(lái)控制反應(yīng)器芯部30內(nèi)的裂變的速率?？刂茥U可以包括銀、銦、鎘、硼、鈷、鉿、鏑、釓、釤、鉺、銪、其它類型的材料以及它們的任何組合，包括合金和復(fù)合物。

反應(yīng)器芯部30可以部分或完全地浸沒(méi)在冷卻劑或流體(例如水)中，該冷卻劑或流體可以包括硼或其它添加劑。冷卻劑在與反應(yīng)器芯部30的表面接觸之后升溫并且從該反應(yīng)器芯部去除熱。冷卻劑行進(jìn)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)熱交換器40，從而允許冷卻劑將從反應(yīng)器芯部30去除的熱傳遞到熱交換器40。在一些例子中，隨著冷卻劑在反應(yīng)器容器中循環(huán)時(shí)在不同高度處被交替地加熱和冷卻，冷卻劑由于自然循環(huán)而在反應(yīng)器容器中以一定流量行進(jìn)。在反應(yīng)器模塊100的不同操作模式期間，例如在反應(yīng)器初始化、全功率和停機(jī)期間，冷卻劑的流量可以改變。

在一些例子中，反應(yīng)器容器20中的冷卻劑保持處于大于大氣壓力的壓力下，從而允許冷卻劑保持高溫而不蒸發(fā)(即沸騰)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)熱交換器40內(nèi)的冷卻劑的溫度增大時(shí)，冷卻劑可能開(kāi)始沸騰。當(dāng)開(kāi)始沸騰時(shí)，蒸發(fā)的冷卻劑可以從熱交換器40的頂部部分行進(jìn)，以驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)渦輪。所述渦輪可以被構(gòu)造成用以將蒸汽的熱勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。

包含容器10的形狀可以為大致圓柱形。在一些例子中，包含容器10可以是圓筒形的或膠囊形的，和/或具有一個(gè)或多個(gè)橢球體形的、穹頂形的或球形的端部。包含容器10可以焊接或以其它方式密封到環(huán)境，使得液體和/或氣體不能夠從包含容器10逸出或者進(jìn)入到包含容器中。在多個(gè)例子中，反應(yīng)器容器20和/或包含容器10可以是底部支撐的、頂部支撐的、繞其中心支撐的、或它們的任何組合。

在反應(yīng)器模塊100的一些例子和/或操作模式中，包含容器10可以部分地或完全地浸沒(méi)在水池或其它流體池中。反應(yīng)器容器20和包含容器10之間的體積可以部分地或完全地被抽空，以減少?gòu)姆磻?yīng)器容器20到外部環(huán)境的熱傳遞。然而，在反應(yīng)器模塊100的其它例子和/或操作模式中，反應(yīng)器容器20和包含容器10之間的體積可以至少部分地填充有氣體和/或流體，該氣體和/或流體增加反應(yīng)器容器和包含容器之間的熱傳遞。

包含容器10可以基本上圍繞包含區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)器容器20。包含區(qū)域可以包括干燥、排空和/或氣態(tài)環(huán)境(在某些例子中)和/或包括多種操作模式。包含區(qū)域可以包括一定量的空氣、惰性氣體(例如氬)、其它類型的氣體、或它們的任何組合。在反應(yīng)器模塊100操作之前，可以排出和/或去除包含容器20中的任何氣體。

反應(yīng)器容器20的內(nèi)表面可以暴露于包括冷卻劑和/或蒸氣的潮濕環(huán)境，反應(yīng)器容器20的外表面可以暴露于基本上干燥的環(huán)境。反應(yīng)器容器20可以包括和/或由不銹鋼、碳鋼、其它類型的材料或復(fù)合物、或它們的任何組合制成。另外，反應(yīng)器容器20可以包括包層和/或隔絕層。

大致在大約50托(50mmHG)的絕對(duì)壓力下進(jìn)行空氣中的對(duì)流熱傳遞的去除，然而在大約300托(300mmHG)的絕對(duì)壓力下可以觀察到對(duì)流熱傳遞的減少。在某些例子中，包含區(qū)域的壓力可以設(shè)置為300托(300mmHG)或者保持為低于300托(300mmHG)。在其它例子中，包含區(qū)域的壓力可以設(shè)置為50托(50mmHG)或者保持為低于50托(50mmHG)。

包含區(qū)域的壓力水平可以設(shè)置為和/或保持為基本上抑制反應(yīng)器容器20和包含容器10之間的所有對(duì)流和/或熱傳導(dǎo)。通過(guò)操作真空泵、蒸汽-空氣噴射器、其它類型的排出裝置、或它們的任何組合，可以提供和/或保持完全真空或部分真空。通過(guò)將包含區(qū)域保持為處于真空或部分真空，可以消除包含區(qū)域中的水分，由此保護(hù)電氣和機(jī)械部件不被腐蝕或出現(xiàn)故障。

在反應(yīng)器芯部30處或附近生成的中子可以包括快中子、慢中子、熱中子或它們的任何組合。中子源可以用來(lái)例如當(dāng)反應(yīng)器包括新的燃料棒時(shí)提供用于核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)啟動(dòng)的穩(wěn)定且可靠的中子源，該新的燃料棒的來(lái)自自發(fā)裂變的中子通量可能不足以用于反應(yīng)器的啟動(dòng)。另外，中子源可以被構(gòu)造成用以在啟動(dòng)期間或者當(dāng)停機(jī)(例如進(jìn)行維護(hù)和/或檢查)之后重新啟動(dòng)反應(yīng)器時(shí)向核燃料提供恒定數(shù)量的中子。

在一些例子中，根據(jù)從中子源發(fā)射的中子和/或由于響應(yīng)于中子源發(fā)射中子而可能出現(xiàn)的反應(yīng)器芯部30中的次臨界倍增過(guò)程所產(chǎn)生的額外中子的數(shù)量，可以至少部分地推斷出反應(yīng)器的功率水平。

在包含容器10至少部分地浸沒(méi)在水池中的例子中，可以在水下觸及包含容器10的圍繞反應(yīng)器芯部30的部分。為此，整個(gè)反應(yīng)器容器20可以位于水池的頂表面下方。線材、電纜和/或其它裝置可以穿過(guò)包含容器10的頂部頭部，使得通過(guò)包含容器的任何穿透都位于水池的頂表面上方。

圖2示出了用于監(jiān)測(cè)反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)200的橫截面俯視圖，其示出為處于非活動(dòng)或縮回位置。在一些例子中，圖2可以被理解為示出了圖1的反應(yīng)器模塊100沿著反應(yīng)器芯部30處或附近的橫截面2A-2A截取的俯視圖。在其它例子中，該俯視圖可以包括在不同高度處截取的橫截面圖，例如在蒸汽發(fā)生器40(圖1)處或附近、在蒸汽發(fā)生器40上方或者在蒸汽發(fā)生器40和反應(yīng)器芯部30之間。

包含容器10可以至少部分地被置于水池55中，例如定位在地平面以下。水池55可以存儲(chǔ)在包括多個(gè)壁的反應(yīng)器灣區(qū)50中。在一些例子中，反應(yīng)器灣區(qū)50可以包括四個(gè)壁。在其它例子中，反應(yīng)器灣區(qū)50可以為包括多個(gè)互連的反應(yīng)器灣區(qū)的設(shè)施的一部分，其中每個(gè)灣區(qū)可以具有少于四個(gè)的壁，以便在相鄰的灣區(qū)之間提供通道和/或用于在安裝、再加燃料或維護(hù)期間移動(dòng)反應(yīng)器模塊。包含容器10可以被構(gòu)造成用以抑制與反應(yīng)器容器20相關(guān)的冷卻劑釋放而逸出到包含容器10外側(cè)進(jìn)入水池55和/或進(jìn)入周圍環(huán)境中。

中子源35可以定位成使得其產(chǎn)生的中子通量能夠被反應(yīng)器的監(jiān)測(cè)儀器檢測(cè)到。例如，中子源35可以插入在反應(yīng)器芯部30內(nèi)側(cè)規(guī)則地間隔開(kāi)的位置中，例如取代燃料網(wǎng)格32的一個(gè)或多個(gè)燃料棒。當(dāng)反應(yīng)器模塊100停機(jī)時(shí)，中子源35可以被構(gòu)造成用以引起能夠被反應(yīng)器的監(jiān)測(cè)儀器檢測(cè)到的信號(hào)。在一些例子中，次臨界反應(yīng)器中的中子通量的平衡水平可以取決于中子源35的強(qiáng)度。中子源35可以被構(gòu)造成用以例如在反應(yīng)器啟動(dòng)期間提供最低水平的中子發(fā)射，以便確保能夠監(jiān)測(cè)到反應(yīng)器水平。

系統(tǒng)200可以包括一個(gè)或多個(gè)便攜式設(shè)備210。設(shè)備210可以安裝在反應(yīng)器灣區(qū)50的壁上。在一些例子中，便攜式設(shè)備210可以安裝在傳送系統(tǒng)220上，該傳送系統(tǒng)位于反應(yīng)器灣區(qū)50的壁上。傳送系統(tǒng)220可以被構(gòu)造成用以允許便攜式設(shè)備210在反應(yīng)器灣區(qū)50中例如豎直地和/或水平地行進(jìn)。系統(tǒng)200可以包括一個(gè)或多個(gè)附加的便攜式設(shè)備和/或傳送系統(tǒng)，例如第二便攜式設(shè)備215，其位于反應(yīng)器灣區(qū)50的與便攜式設(shè)備210相對(duì)的壁上。

在一些例子中，一個(gè)或多個(gè)豎直軌道和/或水平軌道可以用來(lái)允許便攜式設(shè)備210圍繞反應(yīng)器灣區(qū)50的一個(gè)或多個(gè)壁運(yùn)動(dòng)以及繞包含容器10的周邊運(yùn)動(dòng)。因此，便攜式設(shè)備210可以運(yùn)動(dòng)到反應(yīng)器灣區(qū)50內(nèi)的多個(gè)位置，以提供包含容器10的某些或全部外表面的檢查和/或觸及。

另外，便攜式設(shè)備210可以連接到柔性纜線和/或線材，該柔性纜線和/或線材在便攜式設(shè)備210通過(guò)傳送系統(tǒng)220而運(yùn)動(dòng)時(shí)移動(dòng)、卷繞、縮回和/或延伸。傳送系統(tǒng)220可以包括軌道、提升裝置、絞盤(pán)、帶輪、纜線、馬達(dá)、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌、輪或輥、其它傳送構(gòu)件、或它們的任何組合。

便攜式設(shè)備210可以包括位于安裝臂225上的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，例如監(jiān)測(cè)裝置250。監(jiān)測(cè)裝置250可以包括傳感器、計(jì)量器、發(fā)送器、接收器、檢測(cè)器、解調(diào)器、相機(jī)、成像裝置、超聲裝置、其它類型的測(cè)量裝置和/或監(jiān)測(cè)裝置、或它們的任何組合。監(jiān)測(cè)裝置250可以被構(gòu)造成用以測(cè)量、監(jiān)測(cè)、記錄、分析、觀察、檢查、計(jì)算、估計(jì)或以其它方式確定與反應(yīng)器模塊100相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)功能、特性或其它類型的信息。

在一些例子中，監(jiān)測(cè)裝置250可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)與中子源35相關(guān)聯(lián)的中子通量和/或與在反應(yīng)器芯部30處或附近生成的中子相關(guān)聯(lián)的中子通量。在其它例子中，監(jiān)測(cè)裝置250可以被構(gòu)造成用以測(cè)量反應(yīng)器容器20內(nèi)的冷卻劑的流量。監(jiān)測(cè)裝置250可以被構(gòu)造成用以進(jìn)行監(jiān)測(cè)、測(cè)量或確定的其它類型的信息包括：溫度、壓力、濕度、化學(xué)濃度水平、冷卻劑水平、反應(yīng)度、功率、加熱、振動(dòng)、噪聲、毒性、材料硬度、圖像或它們的任何組合。在一些例子中，一個(gè)或多個(gè)相機(jī)或成像裝置可以用來(lái)掃描全部或一部分包含容器10。

兩個(gè)設(shè)備(例如便攜式設(shè)備210和第二便攜式設(shè)備215)示出為位于反應(yīng)器灣區(qū)50的相對(duì)壁上。每個(gè)便攜式設(shè)備額外地示出為具有兩個(gè)安裝臂和位于安裝臂的端部上的兩個(gè)對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置。安裝臂225示出為處于縮回位置。在縮回位置中，監(jiān)測(cè)裝置250可以位于反應(yīng)器灣區(qū)50的壁附近，遠(yuǎn)離包含容器10一定距離。通過(guò)遠(yuǎn)離包含容器10選擇性地定位或移動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置250(具體地址)和便攜式設(shè)備210(更一般地)，可以方便觸及反應(yīng)器模塊100，包括可能涉及將反應(yīng)器模塊100重新定位到反應(yīng)器灣區(qū)50中和/或?qū)⒎磻?yīng)器模塊從反應(yīng)器灣區(qū)移出的任何操作。

系統(tǒng)200可以包括干燥分離設(shè)備230。干燥分離設(shè)備230可以連接到一個(gè)或多個(gè)便攜式設(shè)備，例如便攜式設(shè)備210、第二便攜式設(shè)備215，和/或可以連接到與便攜式設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，例如監(jiān)測(cè)裝置250。在一些例子中，干燥分離設(shè)備230可以位于水池55上方，并且被構(gòu)造成用以提供與便攜式設(shè)備和/或監(jiān)測(cè)裝置的電氣連接。另外，干燥分離設(shè)備230可以被構(gòu)造成用以將便攜式設(shè)備和/或監(jiān)測(cè)裝置通信地連接到處理裝置或控制面板。在一些例子中，干燥分離設(shè)備230可以包括處理裝置、無(wú)線通信裝置、警示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、其它監(jiān)測(cè)裝置、或它們的任何組合。

由監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量、監(jiān)測(cè)、記錄、分析、觀察、檢查、計(jì)算、估計(jì)或以其它方式獲得的信息可以傳遞到干燥分離設(shè)備230和/或通過(guò)干燥分離設(shè)備進(jìn)行傳遞。例如，該信息可以通過(guò)干燥分離設(shè)備230傳遞到處理裝置以進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估。每個(gè)便攜式設(shè)備210、215可以與單獨(dú)的干燥分離設(shè)備相關(guān)聯(lián)。在一些例子中，干燥分離設(shè)備230可以被構(gòu)造成用以與兩個(gè)或更多個(gè)便攜式設(shè)備和/或監(jiān)測(cè)裝置電氣地和/或通信地聯(lián)接。

圖3示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊100的示例性系統(tǒng)300，其示出為處于活動(dòng)、接合或延伸位置。相對(duì)于系統(tǒng)300描述的部件、設(shè)備和/或系統(tǒng)中的一者或多者可以與圖2的系統(tǒng)200類似地構(gòu)造。

系統(tǒng)300可以包括一個(gè)或多個(gè)便攜式設(shè)備，例如第一便攜式設(shè)備311和第二便攜式設(shè)備312。第一便攜式設(shè)備311可以安裝在反應(yīng)器灣區(qū)50的第一壁上，第二便攜式設(shè)備312可以安裝在反應(yīng)器灣區(qū)50的第二壁上。第一便攜式設(shè)備311可以包括第一監(jiān)測(cè)裝置351和第二監(jiān)測(cè)裝置352。第一監(jiān)測(cè)裝置351和第二監(jiān)測(cè)裝置352可以分別附接到一個(gè)或多個(gè)臂，例如第一臂321和第二臂322，。

第一臂321和第二臂322能夠通過(guò)鉸鏈、樞軸、接頭、門(mén)、轉(zhuǎn)環(huán)、其它類型的連接件或它們的任何組合可樞轉(zhuǎn)地附接到第一便攜式設(shè)備311。在一些例子中，第一臂321和第二臂322可以被構(gòu)造成用以使第一監(jiān)測(cè)裝置351和第二監(jiān)測(cè)裝置352從與圖2所示的類似的縮回位置運(yùn)動(dòng)到圖3所示的延伸位置。在延伸位置中，第一監(jiān)測(cè)裝置351和第二監(jiān)測(cè)裝置352之一或二者可以與包含容器10的外表面相鄰或接觸。包括第三監(jiān)測(cè)裝置353和第四監(jiān)測(cè)裝置354的第二便攜式裝置312可以與第一便攜式裝置311類似地構(gòu)造。

反應(yīng)器灣區(qū)50可以被構(gòu)造為大致方形的或矩形的區(qū)域，具有寬度376。另外，反應(yīng)器模塊100可以包括寬度372，該寬度可以大致等于包含容器10的直徑。反應(yīng)器灣區(qū)50可以在反應(yīng)器灣區(qū)50的一個(gè)或多個(gè)壁與反應(yīng)器模塊100之間提供間隙距離374。在第一便攜式裝置311和/或第二便攜式裝置312的縮回位置(例如如圖2所示)中，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置351、352、353、354和容器10之間的距離可以大致等于間隙距離374。在一些例子中，間隙距離374可以等于若干英尺或若干米。

盡管在圖3中示出了四個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，但是在本文中可以想到更多的或更少的監(jiān)測(cè)裝置。在一些例子中，可以根據(jù)正在被測(cè)量或監(jiān)測(cè)的部件和/或特征的對(duì)應(yīng)數(shù)量，來(lái)選擇監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)量。例如，第一監(jiān)測(cè)裝置351可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)與第一中子源301相關(guān)聯(lián)的中子通量，第二監(jiān)測(cè)裝置352可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)與第二中子源302相關(guān)聯(lián)的中子通量，第三監(jiān)測(cè)裝置353可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)與第三中子源303相關(guān)聯(lián)的中子通量，第四監(jiān)測(cè)裝置354可以被構(gòu)造成用以監(jiān)測(cè)與第四中子源304相關(guān)聯(lián)的中子通量。在一些例子中，多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以圍繞包含容器10的周邊等距地間隔開(kāi)。

當(dāng)中子源老化時(shí)，生成中子的能力可能隨時(shí)間而減弱，使得反應(yīng)器啟動(dòng)期間的中子通量可能大于反應(yīng)器重新啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的中子通量。一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置與包含容器10的接近度或距離可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)中子源的強(qiáng)度的任何改變或變化。例如，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以在相應(yīng)的中子源的使用壽命期間逐漸地移動(dòng)靠近包含容器10，以便調(diào)節(jié)減小的中子通量。

一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以包括近場(chǎng)或無(wú)線通信裝置。在一些例子中，例如在便攜式設(shè)備311在延伸位置中取向的情況下，監(jiān)測(cè)裝置351和/或352可以定位成足夠近，以接收信息和/或與位于包含容器10內(nèi)的另一個(gè)無(wú)線裝置交換信息。將監(jiān)測(cè)裝置351、352定位成靠近包含容器10內(nèi)的對(duì)應(yīng)的無(wú)線通信裝置可以降低串?dāng)_的可能性，并且還可以減小連續(xù)通信所需的信號(hào)強(qiáng)度。另外，通過(guò)使用近場(chǎng)和/或無(wú)線通信裝置，可以減少或消除進(jìn)入包含容器10的穿透的數(shù)量。

通過(guò)將較低功率的中子源選擇和/或在尺寸上確定為待監(jiān)測(cè)的中子源，可以進(jìn)一步減少和/或消除監(jiān)測(cè)裝置之間的中子串?dāng)_。這可以使得一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置處的中子通量的測(cè)量結(jié)果更加精確。在涉及具有多個(gè)反應(yīng)器模塊的模塊化反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一些例子中，中子源的強(qiáng)度和/或監(jiān)測(cè)裝置的相對(duì)位置可以類似地減少相鄰的反應(yīng)器模塊之間的串?dāng)_。

在其它例子中，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置351、352可以被構(gòu)造成用以經(jīng)由聲響信號(hào)檢測(cè)位于包含容器10內(nèi)的裝置和/或與該裝置通信。內(nèi)部裝置可以被構(gòu)造成用以響應(yīng)于檢測(cè)到和/或以其它方式經(jīng)歷特定的操作條件而發(fā)出聲音或警示。該操作條件可以包括冷卻劑水平、冷卻劑溫度、冷卻劑流量、燃料溫度、安全壓力、化學(xué)組成、氣體的存在、其它類型的操作條件、或它們的任何組合。

在一些例子中，內(nèi)部通信裝置可以與燃料棒成一體和/或以其它方式聯(lián)接，以評(píng)估燃料的整體性。內(nèi)部裝置可以被構(gòu)造成用以發(fā)出能夠由一個(gè)或多個(gè)外部監(jiān)測(cè)裝置351、352檢測(cè)到的聲音。該聲音可以表明特定的燃料操作條件，例如燃料溫度。內(nèi)部裝置可以包括壓電裝置，其被構(gòu)造成用以在燃料溫度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)發(fā)出聲音。相對(duì)聲音水平和/或程度可以表明燃料溫度的不同范圍。

便攜式設(shè)備311和/或監(jiān)測(cè)裝置351、352可以位于或定位在反應(yīng)器芯部30的大致高度處。監(jiān)測(cè)裝置351、352可以被構(gòu)造成用以檢測(cè)在反應(yīng)器芯部30處或附近生成的中子。在一些例子中，監(jiān)測(cè)裝置351、352可以通過(guò)位于包含容器10和反應(yīng)器容器20之間的包含區(qū)域而與中子源和/或反應(yīng)器芯部30分開(kāi)。從中子源和/或反應(yīng)器芯部30生成的和/或發(fā)射的中子可以在被監(jiān)測(cè)裝置351、352檢測(cè)到之前穿過(guò)該包含區(qū)域。將監(jiān)測(cè)裝置351、352與包含容器10相鄰地定位可以緩和或消除圍繞包含容器10的水池55的中子調(diào)節(jié)效應(yīng)。

在其它例子中，監(jiān)測(cè)裝置351、352可以被構(gòu)造成用以物理地聯(lián)接、附接或插入到與包含容器10相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)接收裝置中。接收裝置可以包括凹陷部或其它類型的連接結(jié)構(gòu)，該凹陷部或其它類型的連接結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造成用以提供與監(jiān)測(cè)裝置的電氣連接。經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)接收裝置可以將信號(hào)或其它類型的信息傳遞到監(jiān)測(cè)裝置351、352或者從監(jiān)測(cè)裝置傳遞信號(hào)或其它類型的信息。例如，監(jiān)測(cè)裝置351、352可以被構(gòu)造成用以接收表明反應(yīng)器壓力容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)控制桿的位置的信息。

接收裝置可以被構(gòu)造成用以檢測(cè)監(jiān)測(cè)裝置的至少一部分的存在和/或插入，以形成連接。接收裝置可以包括配件，該配件能夠操作以將監(jiān)測(cè)裝置固定在連接位置中。在一些例子中，接收裝置可以被構(gòu)造成用以響應(yīng)于檢測(cè)到監(jiān)測(cè)裝置的存在而進(jìn)行鎖定和/或釋放。另外，接收裝置可以被構(gòu)造成用以響應(yīng)于接收到便攜式設(shè)備311準(zhǔn)備移動(dòng)和/或縮回第一臂321和/或第二臂322的信號(hào)而釋放監(jiān)測(cè)裝置。

彈簧力可以施加到第一和第二臂321、322，以使監(jiān)測(cè)裝置351、352朝向包含容器10運(yùn)動(dòng)。另外，在延伸位置中，彈簧力可以施加連續(xù)的力，以維持監(jiān)測(cè)裝置351、352和包含容器10之間的接觸。

圖4示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)400的側(cè)視圖，其示出為處于升高位置。系統(tǒng)400可以包括安裝在一個(gè)或多個(gè)可延伸臂425的端部上的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置450。可延伸臂425能夠可樞轉(zhuǎn)地附接到鉸接裝置410。系統(tǒng)400可以安裝到反應(yīng)器灣區(qū)50的壁或者位于反應(yīng)器灣區(qū)的壁附近。在一些例子中，在升高位置中，系統(tǒng)400可以定位在反應(yīng)器灣區(qū)50上方的高度處，例如在壁的頂部處。除了運(yùn)動(dòng)到延伸和縮回位置之外，在一些例子中，鉸接裝置410可以包括允許一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置450和/或可延伸臂425進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的球形接頭或旋轉(zhuǎn)接頭。

提升裝置460可以被構(gòu)造成用以分別將系統(tǒng)400從反應(yīng)器灣區(qū)50提升出去以及將該系統(tǒng)下降到反應(yīng)器灣區(qū)中。提升裝置460可以包括軌道、提升裝置、絞盤(pán)、帶輪、纜線、馬達(dá)、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌、輪或輥、其它傳送構(gòu)件、或它們的任何組合。另外，提升裝置460可以被構(gòu)造成用以將監(jiān)測(cè)裝置450與干燥分離裝置230電氣地和/或通信地聯(lián)接。提升裝置460可以被構(gòu)造成使其在系統(tǒng)400已經(jīng)從反應(yīng)器灣區(qū)50提升出去之后能夠容易地移除。

系統(tǒng)400可以包括卷軸470，該卷軸能夠與一定長(zhǎng)度的可縮回纜線475一起操作。纜線475可以包括一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)或者與一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)同地協(xié)作，所述一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)可以被構(gòu)造成用以向監(jiān)測(cè)裝置450供電和/或從監(jiān)測(cè)裝置接收通信信號(hào)。在一些例子中，系統(tǒng)400可以包括自供電的傳送設(shè)備，該傳送設(shè)備可以與以下部件一起操作：軌道、提升裝置、絞盤(pán)、帶輪、纜線、馬達(dá)、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌、輪或輥、其它傳送構(gòu)件、或它們的任何組合。軌道系統(tǒng)480示出為附接到反應(yīng)器灣區(qū)50的壁。在一些例子中，軌道系統(tǒng)480可以包括一個(gè)或多個(gè)豎直和/或水平的軌道區(qū)段，這些軌道區(qū)段使得監(jiān)測(cè)裝置450能夠在反應(yīng)器灣區(qū)50的一個(gè)或多個(gè)壁周圍被引導(dǎo)。鉸接裝置410可以被構(gòu)造成用以沿著軌道系統(tǒng)480運(yùn)行。另外，馬達(dá)可以被構(gòu)造成用以控制鉸接裝置沿著反應(yīng)器灣區(qū)50的一個(gè)或多個(gè)壁在水平和/或豎直方向上的運(yùn)動(dòng)。

在一些例子中，纜線475可以包括連續(xù)纜線，該連續(xù)纜線將監(jiān)測(cè)裝置450連接到提升裝置460和/或干燥分離設(shè)備230。使用連續(xù)長(zhǎng)度的纜線可以減少與多個(gè)連接結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的電氣和/或信號(hào)干擾量，并且還可以減少或消除浸沒(méi)在水中(例如可能存儲(chǔ)在反應(yīng)器灣區(qū)50中)的連接結(jié)構(gòu)的數(shù)量。纜線475可以在非分離的、不透水的密封外殼內(nèi)永久性地附接到監(jiān)測(cè)裝置450。該外殼可以包括在制造期間形成在連接結(jié)構(gòu)處的模制塑料或橡膠化密封劑，以去除任何可能的泄漏點(diǎn)。在一些例子中，纜線475可以在可延伸臂425內(nèi)的內(nèi)部密封位置處附接到監(jiān)測(cè)裝置450。另外，通過(guò)能夠?qū)⑾到y(tǒng)400容易地重新定位到反應(yīng)器灣區(qū)50之外，監(jiān)測(cè)裝置450可以被校準(zhǔn)和/或可以在干燥環(huán)境中在其上進(jìn)行維護(hù)。

圖5示出了圖4的示例性系統(tǒng)400，其示出為在反應(yīng)器灣區(qū)50中處于降低位置。在一些例子中，在降低位置中，系統(tǒng)400可以基本上浸沒(méi)在水池55中，同時(shí)提升裝置460和/或干燥分離裝置230(圖4)保持在水池55上方。因此，系統(tǒng)400可以下降到反應(yīng)器灣區(qū)50中水位線75以下，使得系統(tǒng)400浸沒(méi)在水下。相反地，系統(tǒng)400可以從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去到水位線75上方，使得系統(tǒng)400可以選擇性地暴露于空氣65和/或以其它方式定位在干燥位置中。

與提升裝置460結(jié)合，纜線卷軸470可以被構(gòu)造成用以當(dāng)系統(tǒng)400下降到反應(yīng)器灣區(qū)50中或者從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去時(shí)縮回和/或延伸一定長(zhǎng)度的纜線475。可延伸臂425可以在監(jiān)測(cè)裝置450已經(jīng)浸沒(méi)在水池55中之后延伸。類似地，在可延伸臂425已經(jīng)例如朝向位于反應(yīng)器灣區(qū)50中的反應(yīng)器模塊延伸之后，可以啟用監(jiān)測(cè)裝置450。另外，在將系統(tǒng)400從水池55提升出去之前，可以縮回可延伸臂425。在一些例子中，在系統(tǒng)400被提升或下降的任何時(shí)候，可延伸臂425可以定位在縮回位置中。此外，鉸接裝置410和/或提升裝置460可以被構(gòu)造成用以當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置450和/或可延伸臂425處于延伸或活動(dòng)位置時(shí)限制和/或阻止系統(tǒng)400的任何豎直運(yùn)動(dòng)。

圖6示出了用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示例性安裝結(jié)構(gòu)600。安裝結(jié)構(gòu)600可以包括引導(dǎo)銷650和鎖定機(jī)構(gòu)675。引導(dǎo)銷650可以安裝在反應(yīng)器灣區(qū)50的壁上。另外，引導(dǎo)銷650可以被構(gòu)造成用以插入在提升裝置中，例如提升裝置460(圖4)。鎖定機(jī)構(gòu)675可以被構(gòu)造成用以將提升裝置固定到引導(dǎo)銷650上，使得在提升裝置操作期間，提升裝置不會(huì)無(wú)意中從引導(dǎo)銷650卸下來(lái)。

干燥分離設(shè)備230示出為處于分離狀態(tài)，以供參考。也就是，干燥分離設(shè)備230的該部分示出為沒(méi)有連接和/或匹配到可能與提升裝置相關(guān)聯(lián)的連接裝置。在一些例子中，通過(guò)將提升裝置與干燥分離設(shè)備230分離、釋放鎖定機(jī)構(gòu)675、和/或?qū)⑻嵘b置與便攜式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分離，可以將提升裝置從安裝結(jié)構(gòu)600移除。

圖7示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性系統(tǒng)700的側(cè)視圖，其包括安裝在便攜式設(shè)備710上的多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。所述多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以包括安裝在第一臂721上的第一監(jiān)測(cè)裝置751和安裝在第二臂722上的第二監(jiān)測(cè)裝置752。便攜式設(shè)備710可以附接到被構(gòu)造成用以將便攜式設(shè)備710下降到反應(yīng)器灣區(qū)50中或?qū)⒈銛y式設(shè)備從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去的纜線730和/或其它裝置。

便攜式設(shè)備710可以包括鉸鏈、樞軸、接頭、門(mén)、轉(zhuǎn)環(huán)、其它類型的連接件或它們的任何組合。第一臂721和/或第二臂722可以延伸、縮回、旋轉(zhuǎn)、樞轉(zhuǎn)、鉸接、重新定位、下降、提升和/或以其它方式運(yùn)動(dòng)，以分別定位第一監(jiān)測(cè)裝置721和第二監(jiān)測(cè)裝置722。第一臂721可以與第二臂722獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)。另外，第一監(jiān)測(cè)裝置721可以從反應(yīng)器灣區(qū)50的壁延伸得比第二監(jiān)測(cè)裝置722更遠(yuǎn)。

在一些例子中，兩組或更多組臂可以連接到便攜式設(shè)備710。例如，第一組臂和第二組臂可以定位在便攜式設(shè)備710的兩側(cè)上，類似于第一臂321和第二臂322在圖3中示出為分別處于第一便攜式設(shè)備311的相對(duì)側(cè)上。

所述多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以安裝在伸縮臂上。例如，第二臂722可以包括多個(gè)區(qū)段723，這些區(qū)段可以被構(gòu)造成用以伸縮或縮回到彼此中，以延伸和/或縮回第二監(jiān)測(cè)裝置752。接頭可以定位在臂的所述多個(gè)區(qū)段中間，以允許臂進(jìn)行剪刀狀運(yùn)動(dòng)。另外，一個(gè)或多個(gè)臂可以包括縮放機(jī)構(gòu)，以用于控制監(jiān)測(cè)裝置的距離。

一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的表面可以包括磁性裝置。例如，第一監(jiān)測(cè)裝置751的端部可以包括磁性裝置，該磁性裝置被構(gòu)造成用以向包含容器的金屬表面提供附接力。磁性裝置可以被構(gòu)造成用以在包含容器或第一臂721的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的情況下保持第一監(jiān)測(cè)裝置750和包含容器之間的接觸，否則可能暫時(shí)導(dǎo)致第一監(jiān)測(cè)裝置750從包含容器的表面臨時(shí)脫開(kāi)。磁性裝置可以被構(gòu)造成用以提供磁力或電磁力，該磁力或電磁力可以交替地接通和斷開(kāi)，以分別使監(jiān)測(cè)裝置與包含容器附接和分離。

圖8示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的另一個(gè)示例性系統(tǒng)800的側(cè)視圖，其包括安裝在便攜式設(shè)備810上的多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。所述多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以包括安裝在第一臂821上的第一監(jiān)測(cè)裝置851和安裝在第二臂822上的第二監(jiān)測(cè)裝置852。另外，第一臂821和第二臂822可以通過(guò)連接裝置840連接到主臂820。在一些例子中，連接裝置840可以包括一個(gè)或多個(gè)鉸鏈、樞軸、接頭、門(mén)、轉(zhuǎn)環(huán)、其它類型的連接件或它們的任何組合，以允許第一臂821和第二臂822進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在一些例子中，第一臂821可以被構(gòu)造成用以與第二臂822獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)。

另外，便攜式設(shè)備810可以包括鉸鏈、樞軸、接頭、門(mén)、轉(zhuǎn)環(huán)、其它類型的連接件或它們的任何組合，以提供主臂820的延伸和/或縮回。在一些例子中，類似于主臂820，兩個(gè)或更多個(gè)主臂可以連接到便攜式設(shè)備810。例如，兩個(gè)主臂可以與圖3的第一臂321和第二臂322類似地定位。

一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置(例如第三監(jiān)測(cè)裝置853)可以是自推進(jìn)的和/或自引導(dǎo)的。在一些例子中，監(jiān)測(cè)裝置853可以包括可拆卸的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，該機(jī)器人導(dǎo)航裝置可以用拴系件855栓系到連接裝置840或便攜式設(shè)備810。拴系件855可以用來(lái)在監(jiān)測(cè)操作已經(jīng)完成之后縮回監(jiān)測(cè)裝置853。

圖9示出了另一個(gè)示例性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)900，其包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置，例如信號(hào)路徑裝置975。信號(hào)路徑裝置975可以被構(gòu)造成用以增強(qiáng)、提高、多層化和/或以其它方式增加在監(jiān)測(cè)裝置925處能夠檢測(cè)到的信號(hào)。在一些例子中，監(jiān)測(cè)裝置925可以被構(gòu)造成中子檢測(cè)裝置。另外，信號(hào)路徑裝置975可以被構(gòu)造成中子路徑裝置，如美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/242,677中更詳細(xì)地描述的，該申請(qǐng)以引用方式并入本文中。

信號(hào)路徑裝置975可以包括盒、管、管道和/或其它類型的容器，填充有氣體和/或部分真空。在一些例子中，信號(hào)路徑裝置975可以完全排空，或者可以包括基本上完全的真空。在其它例子中，信號(hào)路徑裝置975可以是大致固體物體，其由以下材料構(gòu)成和/或包括以下材料：不銹鋼、碳鋼、鋯、鋯合金、其它類型的材料或復(fù)合物、或它們的任何組合。

兩個(gè)或更多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以與兩個(gè)或更多個(gè)其它的監(jiān)測(cè)裝置相關(guān)聯(lián)。例如，第二信號(hào)路徑裝置976可以與第二監(jiān)測(cè)裝置926相關(guān)聯(lián)。信號(hào)路徑裝置975可以定位在中子源950和監(jiān)測(cè)裝置925之間。類似地，第二信號(hào)路徑裝置976可以定位在第二中子源951和第二監(jiān)測(cè)裝置926之間。

信號(hào)路徑裝置975可以定位在位于反應(yīng)器容器920和包含容器910之間的環(huán)形空間955中。另外，包含容器910可以至少部分地被圍繞在反應(yīng)器灣區(qū)50的水池55中。信號(hào)路徑裝置975可以包括一種材料，與環(huán)形空間955中找到的介質(zhì)相比和/或與水池55相比，該材料是較弱的中子衰減器。

信號(hào)路徑裝置975可以安裝、附接或定位成與反應(yīng)器容器920的外壁和/或包含容器910的內(nèi)壁相鄰。例如，信號(hào)路徑裝置975示出為位于反應(yīng)器容器920和包含容器910之間和/或中間。在一些例子中，信號(hào)路徑裝置975可以焊接到包含容器910，并且可以在信號(hào)路徑裝置975和反應(yīng)器容器920之間保持有間隙或空間。該間隙可以被構(gòu)造成用以在反應(yīng)器模塊操作期間允許信號(hào)路徑裝置975、反應(yīng)器容器920和/或包含容器910的熱膨脹。

信號(hào)路徑裝置975可以基本上位于環(huán)形空間955內(nèi)。在一些例子中，信號(hào)路徑裝置975可以整個(gè)位于環(huán)形空間955、中間反應(yīng)器容器920和包含容器910內(nèi)。信號(hào)路徑裝置975可以提供在被監(jiān)測(cè)裝置925檢測(cè)到之前從中子源950通過(guò)反應(yīng)器容器920和包含容器910之一或二者的中子衰減路徑。

在一些例子中，信號(hào)路徑裝置975可以被構(gòu)造成用以穿透反應(yīng)器容器920和包含容器910之一或二者，以在中子源950和監(jiān)測(cè)裝置925之間提供更直接的路徑。通過(guò)穿透進(jìn)入和/或穿過(guò)一個(gè)或兩個(gè)容器910、920，可以減小和/或消除容器壁的衰減效應(yīng)，從而允許從中子源950發(fā)射的更多的中子到達(dá)監(jiān)測(cè)裝置925和/或被監(jiān)測(cè)裝置925檢測(cè)到。

在第一操作模式期間，環(huán)形空間955可以大致包括第一或均勻介質(zhì)。例如，在反應(yīng)器模塊的正常操作期間，該介質(zhì)可以包括保持為部分真空的空氣或其它類型的氣體。在一些例子中，初始容納在環(huán)形空間955中的第一介質(zhì)可以具有與容納在信號(hào)路徑裝置975中的材料和/或介質(zhì)基本上類似的中子衰減特性。因此，從中子源950發(fā)射的中子傳播通過(guò)信號(hào)路徑裝置975的方式可以與其它中子傳播通過(guò)初始容納在環(huán)形空間955中的第一介質(zhì)的方式類似。

在第二操作模式期間，除了第一介質(zhì)之外或者取代第一介質(zhì)的是，環(huán)形空間955可以包括第二介質(zhì)。例如，在緊急操作模式(例如過(guò)增壓或高溫情形)期間，反應(yīng)器容器920可以被構(gòu)造成用以將蒸汽、水蒸氣和/或水釋放到環(huán)形空間955中。在一些例子中，第二介質(zhì)可以包括和/或可以具有與容納在反應(yīng)器容器920中的冷卻劑基本上類似的中子衰減特性。與信號(hào)路徑裝置975相關(guān)聯(lián)的中子衰減系數(shù)可以小于與第二介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的中子衰減系數(shù)。中子衰減系數(shù)的相對(duì)大小和/或值可以用來(lái)確定具體介質(zhì)散射和/或吸收中子的總體傾向。

環(huán)形空間955中的壓力可能由于釋放的蒸汽、氣體、液體、水蒸氣和/或冷卻劑而增大，導(dǎo)致環(huán)形空間955處于比大氣壓大的條件。在一些例子中，反應(yīng)器容器釋放的蒸汽和/或液體的冷凝可能導(dǎo)致環(huán)形空間955內(nèi)的流體水平升高。在第二操作模式期間，第二介質(zhì)可以基本上圍繞信號(hào)路徑裝置975，或者至少在信號(hào)路徑裝置975的側(cè)面周圍。

信號(hào)路徑裝置975可以是密封的。例如，信號(hào)路徑裝置975可以被密封，以保持部分和/或完全真空。在第一和第二操作條件之一或二者下，信號(hào)路徑裝置975可以保持密封，使得第一介質(zhì)和/或第二介質(zhì)不能夠進(jìn)入信號(hào)路徑裝置975。類似地，在第一和第二操作條件之一或二者期間，信號(hào)路徑裝置975可以被構(gòu)造成用以在信號(hào)路徑裝置975內(nèi)保持部分和/或完全真空。

通過(guò)在多種反應(yīng)器操作模式下保持中子衰減路徑具有基本上一致的中子衰減特性，中子源950和/或信號(hào)路徑裝置975可以被構(gòu)造成用以向監(jiān)測(cè)裝置925提供基本上連續(xù)的、可靠的和/或均勻的中子通量水平，而不管操作條件和/或不管環(huán)形空間955內(nèi)的圍繞介質(zhì)。因此，中子源950可以選擇成和/或在尺寸上形成為用以提供足夠數(shù)量的中子，這些中子通過(guò)信號(hào)路徑裝置975能夠被監(jiān)測(cè)裝置925檢測(cè)到。

通過(guò)采用使中子衰減量最小化的用于中子衰減路徑的介質(zhì)和/或排空狀態(tài)，可以選擇較小的和/或不太昂貴的中子源。例如，較低功率的中子源可以持續(xù)生成足夠數(shù)量的中子，這些中子在任何反應(yīng)器操作條件下都能夠被監(jiān)測(cè)裝置925檢測(cè)到。另外，通過(guò)將中子源950選擇成和/或在尺寸上形成為較低功率的中子源，相鄰的反應(yīng)器模塊以及其相應(yīng)的和檢測(cè)器之間的中子串?dāng)_(例如在包括多個(gè)反應(yīng)器模塊的模塊化反應(yīng)器設(shè)計(jì)中)可以被最小化和/或消除，這可以導(dǎo)致在每個(gè)中子檢測(cè)器處具有更加精確的中子通量測(cè)量值。

致動(dòng)裝置940可以被構(gòu)造成用以定位監(jiān)測(cè)裝置975、976。例如，致動(dòng)裝置940可以被構(gòu)造成用以延伸和/或縮回一個(gè)或多個(gè)臂，例如可操作地聯(lián)接到監(jiān)測(cè)裝置925的第一臂921以及可操作地聯(lián)接到第二監(jiān)測(cè)裝置926的第二臂922。第一和第二臂921、922可以由電子、液壓、磁性、機(jī)械或其它器件致動(dòng)。在一些例子中，致動(dòng)裝置940可以包括可手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)的輪，該輪被構(gòu)造成用以經(jīng)由機(jī)械連接件和/或齒輪系統(tǒng)來(lái)移動(dòng)第一和第二臂921、922。手動(dòng)地致動(dòng)的系統(tǒng)可以消除用來(lái)定位監(jiān)測(cè)裝置的任何電力的需要。

圖10示出了用于監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的另一個(gè)示例性系統(tǒng)1000。在一些例子中，圖10可以被理解為提供了示例性系統(tǒng)的俯視圖，該系統(tǒng)用于測(cè)量通過(guò)環(huán)形體積1075的流量。環(huán)形體積1075可以形成在提升器1010和反應(yīng)器模塊的反應(yīng)器壓力容器1020之間。在一些例子中，提升器1010可以與一半徑相關(guān)聯(lián)，該半徑為與反應(yīng)器壓力容器1020相關(guān)聯(lián)的半徑的大約三分之二。

系統(tǒng)1000可以包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，例如第一監(jiān)測(cè)裝置1050、第二監(jiān)測(cè)裝置1052、第三監(jiān)測(cè)裝置1054和第四監(jiān)測(cè)裝置1056。所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以包括轉(zhuǎn)發(fā)器。在一些例子中，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以每個(gè)都包括發(fā)射裝置和接收裝置。所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以與美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/021,627中所述的發(fā)射器和接收器類似地構(gòu)造。

距離L1、L2、L3和L4表示所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置之間的視線路徑和/或信號(hào)路徑。另外，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以定位在不同的豎直高度處。在一些例子中，視線路徑可以與發(fā)射器和對(duì)應(yīng)的接收器相關(guān)聯(lián)，該接收器位于與發(fā)射器不同的高度處，例如位于比發(fā)射器低的高度處。

所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以在外部定位到核反應(yīng)器模塊的包含容器1030的外表面，而不需要通過(guò)包含容器1030的任何物理穿透。在一些例子中，每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以沿著在反應(yīng)器壓力容器1020和提升器1010之間向下行進(jìn)的流體冷卻劑的流動(dòng)路徑定位在獨(dú)特的高度處。監(jiān)測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以被構(gòu)造成用以傳遞、轉(zhuǎn)播、傳送和/或傳播聲響信號(hào)。通過(guò)將所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置定位在包含容器1030上，它們不會(huì)妨礙冷卻劑在反應(yīng)器容器1020內(nèi)的流動(dòng)。

系統(tǒng)1000可以包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置，例如第一信號(hào)路徑裝置1060、第二信號(hào)路徑裝置1062、第三信號(hào)路徑裝置1064和第四信號(hào)路徑裝置1066。所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以被構(gòu)造成用以增強(qiáng)、提高、多層化和/或以其它方式增加在對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)裝置處能夠檢測(cè)到的信號(hào)。

所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以包括盒、管、管道和/或其它類型的容器，填充有氣體和/或部分真空。在一些例子中，所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以完全排空，或者可以包括基本上完全的真空。在其它例子中，所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以是大致固體物體，其由以下材料構(gòu)成和/或包括以下材料：不銹鋼、碳鋼、鋯、鋯合金、其它類型的材料或復(fù)合物、或它們的任何組合。

在一些例子中，兩個(gè)或更多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以與兩個(gè)或更多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置之間的視線路徑相關(guān)聯(lián)。例如，第一信號(hào)路徑裝置1060和第二信號(hào)路徑裝置1062可以形成第一監(jiān)測(cè)裝置1050和第二監(jiān)測(cè)裝置1052之間的視線路徑的至少一部分。所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)路徑裝置可以位于反應(yīng)器壓力容器1020和包含容器1030之間的環(huán)形空間1055中。

沿著一個(gè)或多個(gè)視線路徑L1、L2、L3和/或L4傳遞的聲響信號(hào)可以包括頻率在20.0kHz至2.5MHz之間的超聲信號(hào)、頻率在20Hz至20.0kHz之間的音速信號(hào)、頻率小于20.0kHz的次聲信號(hào)、其它頻率范圍的信號(hào)、或它們的任何組合。在其它例子中，監(jiān)測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以被構(gòu)造成用以傳遞、轉(zhuǎn)播、傳送和/或傳播振動(dòng)信號(hào)、光信號(hào)、紫外線信號(hào)、微波信號(hào)、X射線信號(hào)、電信號(hào)、紅外線信號(hào)、其它類型的信號(hào)、或它們的任何組合。另外，一個(gè)或多個(gè)信號(hào)可以通過(guò)居間剛性介質(zhì)，例如反應(yīng)器容器1020的外表面，以及通過(guò)位于反應(yīng)器容器1020內(nèi)部的環(huán)形體積1075中的流體的至少一部分，進(jìn)行傳遞、轉(zhuǎn)播、傳送和/或傳播。

通過(guò)將兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或其它數(shù)量的監(jiān)測(cè)裝置沿著反應(yīng)器容器1020的外表面定位在不同高度處，可以形成較長(zhǎng)的有效信號(hào)路徑。該有效信號(hào)路徑可以包括處于一對(duì)或多對(duì)發(fā)射器和接收器之間的多個(gè)信號(hào)路徑。例如，該有效信號(hào)路徑可以包括與距離L1、L2、L3和L4相關(guān)聯(lián)的信號(hào)路徑。類似地，該有效信號(hào)路徑的長(zhǎng)度可以包括距離L1、L2、L3和L4的總和。

在一些例子中，諸如第四監(jiān)測(cè)裝置1056的監(jiān)測(cè)裝置可以被構(gòu)造成用以響應(yīng)于諸如第一監(jiān)測(cè)裝置1050的監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)將初始信號(hào)傳遞到位于環(huán)形體積1075內(nèi)的流體中而接收響應(yīng)信號(hào)。初始信號(hào)可以由第一監(jiān)測(cè)裝置1050傳遞到第二監(jiān)測(cè)裝置1052。作為響應(yīng)，第二監(jiān)測(cè)裝置1052可以被構(gòu)造成用以將中間信號(hào)傳遞、轉(zhuǎn)播、傳送和/或傳播到第三監(jiān)測(cè)裝置1054。

接收到初始信號(hào)可以用作傳遞中間信號(hào)的觸發(fā)。類似地，另外的中間信號(hào)可以在位于包含容器1030周圍的其它監(jiān)測(cè)裝置之間傳遞、轉(zhuǎn)播、傳送和/或傳播，直到第四監(jiān)測(cè)裝置1056接收到響應(yīng)信號(hào)。在一些例子中，監(jiān)測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以被構(gòu)造成信號(hào)復(fù)示器，其中信號(hào)沿著包含容器1030的周邊反復(fù)、反射和/或反彈，以形成直到360度或更大的信號(hào)環(huán)。該有效信號(hào)路徑可以開(kāi)始于第一旋轉(zhuǎn)角度，并且可以終止于第二旋轉(zhuǎn)角度。在一些例子中，第二旋轉(zhuǎn)角度大致等于第一旋轉(zhuǎn)角度，使得有效信號(hào)路徑可以完全圍繞提升器1010。

圖11示出了監(jiān)測(cè)核反應(yīng)器模塊的示例性過(guò)程。在操作1110處，可以將提升裝置安裝在反應(yīng)器灣區(qū)的壁上。在一些例子中，提升裝置可以安裝并固定到引導(dǎo)銷上，該引導(dǎo)銷安裝在反應(yīng)器灣區(qū)的壁中。

在操作1120處，可以將提升裝置聯(lián)接到便攜式測(cè)量系統(tǒng)。在一些例子中，提升裝置可以電氣地聯(lián)接到、通信地聯(lián)接到和/或通過(guò)纜線聯(lián)接到便攜式測(cè)量系統(tǒng)。

在操作1130處，可以將提升裝置聯(lián)接到干燥分離設(shè)備。在一些例子中，提升裝置可以電氣地聯(lián)接到和/或通信地聯(lián)接到干燥分離設(shè)備。在一些例子中，干燥分離設(shè)備可以包括處理裝置和/或提供處理裝置或控制面板與位于便攜式測(cè)量系統(tǒng)上的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置之間的通信連接。

在操作1140處，可以將提升裝置構(gòu)造成用以將便攜式測(cè)量系統(tǒng)下降到反應(yīng)器灣區(qū)中。便攜式測(cè)量系統(tǒng)可以從水池上方的初始位置下降到水池內(nèi)的降低位置。當(dāng)便攜式測(cè)量系統(tǒng)浸沒(méi)在水池中時(shí)，提升裝置和干燥分離設(shè)備可以保持在水池上方。在一些例子中，便攜式測(cè)量系統(tǒng)可以與位于縮回傳送位置中的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置一起下降。

在操作1150處，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以從縮回傳送位置延伸到延伸操作位置。在一些例子中，延伸操作位置可以包括將所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置定位成與包含容器相鄰或接觸?？梢愿鶕?jù)正在測(cè)量的對(duì)象來(lái)選擇所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的高度。除了調(diào)節(jié)便攜式測(cè)量系統(tǒng)的高度以適應(yīng)不同的測(cè)量之外，還可以調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的延伸位置。

在操作1160處，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以測(cè)量、監(jiān)測(cè)、記錄、分析、觀察、檢查、計(jì)算、估計(jì)或以其它方式確定與反應(yīng)器模塊相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)功能、特性或其它類型的信息。該信息可以傳遞到干燥分離設(shè)備和/或通過(guò)干燥分離設(shè)備進(jìn)行傳遞。另外，該信息可以由處理裝置進(jìn)行處理和/或顯示在控制面板上。

在操作1170處，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以縮回到傳送位置。在已經(jīng)從反應(yīng)器模塊獲得信息之后，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以縮回。另外，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以根據(jù)僅僅可能是間歇性地評(píng)估的信息而臨時(shí)縮回或延伸。所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置在不使用時(shí)可以定位和/或存儲(chǔ)在縮回位置中，然后在測(cè)量操作期間在某個(gè)預(yù)定的時(shí)間段延伸到操作位置。例如，當(dāng)中子通量可能相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以在反應(yīng)器初始化之前和期間延伸，然后所述一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以在反應(yīng)器模塊的全功率期間縮回和/或存儲(chǔ)。

在操作1180處，可以將提升裝置構(gòu)造成用以將便攜式測(cè)量系統(tǒng)從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去。便攜式測(cè)量系統(tǒng)可以從反應(yīng)器灣區(qū)內(nèi)的降低位置提升到反應(yīng)器灣區(qū)上方的升高位置。便攜式測(cè)量系統(tǒng)可以與位于縮回傳送位置中的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置一起提升。在一些例子中，當(dāng)反應(yīng)器模塊安裝、再加燃料、移動(dòng)、更換和/或進(jìn)行維護(hù)時(shí)，便攜式測(cè)量系統(tǒng)可以從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去。在其它例子中，在測(cè)量操作已經(jīng)完成之后，可以將便攜式測(cè)量系統(tǒng)從反應(yīng)器灣區(qū)提升出去。

盡管本文提供的例子主要描述了加壓水反應(yīng)器和/或輕水反應(yīng)器，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，這些例子可以應(yīng)用于其它類型的動(dòng)力系統(tǒng)。例如，這些例子或其變型形式還可以操作用于沸騰水反應(yīng)器、鈉液態(tài)金屬反應(yīng)器、氣體冷卻反應(yīng)器、卵石床反應(yīng)器、和/或其它類型的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。

應(yīng)該指出的是，這些例子并不用來(lái)限制反應(yīng)器冷卻機(jī)構(gòu)的任何特定類型，也不用來(lái)限制在核反應(yīng)中或與核反應(yīng)相關(guān)地產(chǎn)生熱的燃料的任何特定類型。本文所述的任何比率和值僅僅是示例性的。其它比率和值可以通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，例如通過(guò)構(gòu)造核反應(yīng)器系統(tǒng)的全尺寸或比例模型來(lái)確定。

另外，雖然各個(gè)例子描述了將便攜式測(cè)量系統(tǒng)下降到水池中，但是在沒(méi)有水的情況下，該系統(tǒng)將同樣等同地起作用。例如，便攜式測(cè)量系統(tǒng)也可以下降到基本上干燥的反應(yīng)器灣區(qū)或包含建筑物中，并且在空氣或其它氣態(tài)環(huán)境中操作，或者在部分地或完全地排空的包含結(jié)構(gòu)中操作。

盡管本文已經(jīng)描述和示出了多個(gè)例子，但是明顯的是，其它例子可以在布置和細(xì)節(jié)上進(jìn)行修改。所有修改和變型形式都落在以下權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。