钠‑铯电离检测器制造技术

本申请公开了钠‑铯电离检测器。提供了用于同时检测气体中的钠(Na)和铯(Cs)二者的钠‑铯检测系统和方法。该检测系统包括两个不相同的电离室，每个电离室具有电离气体中的Na和Cs的阳极和阴极。每个电离室产生与Na和Cs浓度成比例的电流，并且基于该电流确定气体中的Na浓度和Cs浓度。

Sodium cesium ionization detector

The invention discloses a sodium cesium ionization detector. For the simultaneous detection of gas in sodium is provided (Na) and CS (Cs) sodium cesium detection system and method of the two. The detection system consists of two different ionization chambers, each of which has an anode and a cathode of Na and Cs in an ionized gas. Each ionization chamber produces a current that is proportional to the concentration of Na and Cs, and is based on the current to determine the concentration of Na and Cs in the gas.

【技术实现步骤摘要】
钠-铯电离检测器相关申请本申请要求于2016年5月20日提交的、标题为“Sodium-CesiumIonizationDetector”的美国临时申请第62/339,221号的权益，该美国临时申请据此通过引用并入本文。介绍过去，钠冷核反应堆(sodium-coolednuclearreactor)已经因为它们适用于发电核电站而被操作和研究。在研究型反应堆的操作期间确定的一个缺点是Cs-137裂变产物从液态钠冷却剂中携带(carryover)出来并携带进入反应堆的蒸气处理系统。在大多数以前的反应堆设计中，铯释放的后果是相对小的，因为从少数失效的燃料细棒释放的量很小。然而，由于目前正在开发的一些现代反应堆，例如行波反应堆(TravelingWaveReactor)，被设计成用排气式燃料细棒(ventedfuelpin)操作，释放到一次钠冷却剂(primarysodiumcoolant)和反应堆盖气体空间的铯的量将大得多。钠-铯电离检测器本公开内容描述了用于同时检测气体中的钠(Na)和铯(Cs)二者的新的钠-铯检测系统和方法。新的检测系统包括两个不相同的电离室，每个电离室具有阳极和阴极，该阳极和阴极电离气体中的Na和Cs。每个电离室产生与Na和Cs浓度成比例的电流，并且基于该电流确定气体中的Na浓度和Cs浓度。通过以下详述的阅读和相关附图的考察，表征本文所述的钠-铯检测系统和方法的这些和各种其它特征以及优点将是明显的。另外的特征在以下说明书中阐明，并且部分从说明书中将是明显的或可通过技术实践而习得。该技术的益处和特征将通过此处的书面说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。应理解，前述的介绍和以下的详述二者都仅为示例性的和解释性的，并且意图提供对如所要求权利的本专利技术的进一步的解释。附图简述构成本申请的一部分的以下附图示出了所描述的技术，并且不意味着以任何方式限制如所要求权利的本专利技术的范围，本专利技术的范围应以本文所附权利要求为依据。图1以框图形式图示了钠冷核反应堆的一些基本部件。图2图示了Na-Cs检测器的实施方案。图3图示了使用不同几何结构的阳极的Na-Cs检测器的实施方案。图4图示了使用卷绕的丝(coiledfilament)的电离室的实施方案的几个视图。图5图示了电离室的实施方案的几个视图，所述电离室除了其使用直的丝(straightfilament)之外与图4的电离室相同。图6图示了分析物检测器的另一个实施方案，所述分析物检测器具有可用于确定和区分n个数目的分析物的三个或更多个中的某个数目(n)的电离室。图7图示了使用如上文所述的电离检测器来确定流中的两种不同分析物的浓度的方法的实施方案。详述在描述作为本公开内容的主题的钠-铯检测系统和方法之前，应当理解，本公开内容不限于本文公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是扩展到其等同物，如将被相关领域的普通技术人员所认识到的。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不意图是限制性的。必须注意的是，除非上下文另外清楚地指示，否则如本说明书中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数指示物。因此，例如，提及“一种氢氧化锂(alithiumhydroxide)”不应被视为定量地或来源限制的，提及“一个步骤(astep)”可以包括多个步骤，提及反应的“产生”或“产物”不应被视为反应的全部产物，以及提及“反应”可以包括提及这样的反应步骤中的一个或更多个。因此，反应的步骤可以包括类似材料的多个或重复的反应以产生确定的反应产物。本公开内容描述了用于同时检测气体中的Na和Cs二者的系统和方法。为了本申请的目的，在其中携带气体中的Cs的检测是重要的的钠冷核反应堆的情形中，将描述Na-Cs检测器的实施方案。然而，将理解的是，检测系统和方法可以适用于其中在Na也存在时需要检测Cs的任何情形中，而不仅仅是在核反应堆的情形中。图1以框图形式图示了钠冷核反应堆的一些基本部件。通常，反应堆100包括在反应堆容器105中的反应堆堆芯104，堆芯104包含产生热的可裂变燃料，所述热经由诸如钠金属的液体冷却剂106除去。为了本公开内容的目的，可裂变材料包括任何易裂变材料、任何可变成裂变物质的材料(fertilematerial)或易裂变材料和可变成裂变物质的材料的组合，并且冷却剂106是钠金属。可裂变燃料可以呈固体或液体形式(在操作温度下)，并且可以保持或可以不保持在某个容器内。在熔融燃料实施方案(未示出)中，冷却剂106可以是铀和钠盐的混合物，其中该混合物是一次冷却剂和燃料二者。在固体燃料实施方案中，燃料可以是被保持在一个或更多个容器内的固体铀化合物，该一个或更多个容器与钠金属冷却剂接触或浸没在钠金属冷却剂的池中。在任何情况下，可裂变燃料将热传递到一次液体冷却剂106。冷却剂106可以是钠金属。冷却剂106可以完全填充容纳燃料的容器105或可以不完全填充容纳燃料的容器105，并且所示的实施方案被图示有任选的顶部空间102，顶部空间102可以在冷却剂106的水平面上方填充有诸如氩气的惰性气体。基于使用的特定燃料的特性和类型来选择反应堆堆芯104的尺寸，以实现和维持燃料处于不间断的临界状态，在此期间由燃料中不间断地产生中子所产生的热导致燃料的温度升高。通过在堆芯104周围提供一个或更多个反射器108以将中子反射回堆芯来改善反应堆100的性能。冷却剂106在反应堆堆芯104和位于堆芯104的外部的一个或更多个主热交换器110之间循环。循环可以使用一个或更多个泵112进行。主热交换器110将热从冷却剂106传递到二次冷却剂(secondarycoolant)114，二次冷却剂114通过二次冷却剂回路115循环。在实施方案中，二次冷却剂可以是钠或另外的液态金属例如铅、或是盐例如NaCl-MgCl2。在实施方案中，反射器108在每个主热交换器110和反应堆堆芯104之间，如图1中所示。在所示的实施方案中，来自主热交换器110的加热的二次冷却剂114被传递到发电系统120，发电系统120用于产生某种形式的功率，例如热功率、电功率或机械功率。反应堆堆芯104、主热交换器110、泵112、钠冷却剂循环管道(包括未示出的其它辅助部件，例如止回阀、截止阀、法兰、排水箱等)和冷却剂在操作期间通过其循环或接触其的任何其它部件可被称为一次钠冷却剂回路116。同样，二次冷却剂回路115包括二次冷却剂通过其循环的那些部件，包括主热交换器110、冷却剂泵113和二次冷却剂循环管道(包括未示出的其它辅助部件，例如止回阀、截止阀、法兰、排水箱等)。反应堆100还包括至少一个安全壳容器(containmentvessel)118，其容纳燃料和其它放射性材料，以防止它们在紧急情况下的释放。在液体燃料实施方案(如所示的)中，当冷却剂也是燃料时，该容器将包围一次钠冷却剂回路116。在固体燃料实施方案中，固体燃料将被容器118容纳，但并不是所有的钠冷却剂回路116都需要被如此容纳。注意，取决于实施方案，二次冷却剂回路115中的一些需要在安全壳容器118内或者二次冷却剂回路115都不需要在安全壳容器118内。图1还公开了携带气体处理系统132。处理系统132接收携带气体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测器，包括：第一电离室，所述第一电离室具有第一阳极和第一阴极，所述第一阳极具有第一阳极几何结构；和第二电离室，所述第二电离室具有第二阳极和第二阴极，所述第二阳极具有不同于所述第一阳极几何结构的第二阳极几何结构。

【技术特征摘要】
2016.05.20 US 62/339,221;2017.04.20 US 15/492,8131.一种检测器，包括：第一电离室，所述第一电离室具有第一阳极和第一阴极，所述第一阳极具有第一阳极几何结构；和第二电离室，所述第二电离室具有第二阳极和第二阴极，所述第二阳极具有不同于所述第一阳极几何结构的第二阳极几何结构。2.如权利要求1所述的检测器，还包括：数据处理器，所述数据处理器从来自所述第一电离室的第一输出和来自所述第二电离室的第二输出产生第一分析物的浓度。3.如权利要求2所述的检测器，其中所述第一输出是所述第一阳极和所述第一阴极之间的第一电流或从所述第一电流得到的信号中的一种。4.如权利要求2所述的检测器，其中所述第一分析物是铯和钠中的一种。5.如权利要求1所述的检测器，其中所述第一电离室和所述第二电离室中的至少一个的所述阴极是管状阴极，使得所述阳极位于所述管状阴极内。6.如权利要求5所述的检测器，其中所述管状阴极具有侧壁，所述侧壁具有在其中界定的至少一个开口。7.如权利要求5所述的检测器，其中所述阴极和所述阳极中的至少一个具有绝缘体的至少一部分。8.如权利要求1所述的检测器，其中所述第一阳极和所述第二阳极中的至少一个是贵金属或其合金。9.如权利要求1所述的检测器，还包括：至少一个第三电离室，所述至少一个第三电离室具有第三阳极和第三阴极，所述第三阳极具有不同于所述第一阳极几何结构和所述第二阳极几何结构的第三阳极几何结构。10.如权利要求1所述的检测器，其中所述第一阳极和所述第二阳极中的至少一个是卷绕的阳极，并且另一个阳极是直的阳极。11.一种钠-铯检测器，包括：第一电离室，所述第一电离室具有在管状阴极内的加热的卷绕的阳极并且输出与流过所述第一电离室的钠离子和铯离子成比例的第一电流；第二电离室，所述第二电离室具有在管状阴极内的加热的直的阳极并且输出与流过所述第二电离室的钠离子和铯离子成比例的第二电流；和数据处理器，所述数据处理器基于所述第一电流和所述第二电流输出钠浓度和铯浓度。12.如权利要求11所述的钠-铯检测器，其中所述第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·A·科宾，克里斯托弗·M·里根，大卫·纳什，谢恩·施魏格尔，兰迪·汤普森，雅各布·威尔考克斯，
申请(专利权)人：泰拉能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US