用于核反应堆的中子探测系统的制作方法
【专利摘要】中子探测系统(300，400，500，600，700，800)可以包括位于反应堆容器(2)的外部的中子探测装置(325，425，525、625，725，825)。中子探测装置可以构造成探测在反应堆容器内产生的中子。位于反应堆容器和安全壳中间的安全区域(14、414，514、614，714，814)可以构造成容纳安全介质。中子路径装置(475，575、675，775，875)可以至少部分地位于反应堆容器和安全壳之间，并且中子路径装置可以构造成通过容纳在中子路径装置内的中子路径介质(430，530、630，730，830)提供通向中子探测装置的中子路径(440，540、640，740，840)。与中子路径介质相关联的中子衰减系数可以小于与安全介质相关联的中子衰减系数。
【专利说明】用于核反应堆的中子探测系统
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求享有2013年12月26日提交的美国临时申请N0.61/921,037和2014年4月I日提交的美国非临时申请N0.14/242，677的优先权。
技术领域
[0003]本申请涉及发电领域，所述发电领域涉及反应堆系统，所述反应堆系统使用中子源和/或中子探测器来操作。
【背景技术】
[0004]裂变型核反应堆可以构造成使用中子减速剂使通过核裂变所产生的中子慢下来或变缓和，以便增大燃料源的横截面。增大的横截面继而可以增加可引起裂变事件而不是由燃料源捕获的中子数，并且从而传播随之而来的裂变事件的链式反应。
[0005]热中子是自由中子，所述自由中子可以例如在近似17摄氏度的温度下在与减速剂中的原子核大量碰撞之后具有大约0.025eV的动能和/或2.2km/s的速度。热中子典型地比快中子具有明显更大的相互作用的横截面，并且因此可以被更加容易地吸收。
[0006]不同类型的中子减速剂、减速剂温度、燃料横截面和/或燃料温度的组合会影响在反应堆起动期间和/或在反应堆操作期间可实现的裂变速率。例如，燃料温度的升高可以提高燃料的超热中子的速率并且提供可以用于控制反应堆的功率级的负反馈。另外，减速剂温度的变化也可以用于提供负反馈。
[0007]构造成发出中子的装置例如中子源可以借助考虑到的多个不同的参数来设计。例如，中子源设计参数依据中子源的和/或反应堆的特定应用可以包括发出的中子的能量、中子的发射速率和/或其它参数。
[0008]通过燃料产生的自发裂变事件对于用某些类型的反应堆监测仪器探测而言会是太弱的。在不知道反应堆芯处或附近的裂变事件的水平和/或中子通量的水平的情况下起动反应堆会被称为“盲区”起动，这在各种监管和/或操作要求下会是不允许的。
[0009]在操作反应堆时由热中子通量引起的中子捕获会改变同位素的成分并且减少中子源的使用寿命。因此，中子源会每隔一定时间被改变或被替换以确保保留有在起动期间和/或在操作期间发出的足够的中子数。虽然被认为惰性的某些类型的中子源会比活跃的中子源更便宜，但是最初缺乏来自惰性中子源的足够的中子通量会导致盲区起动。另外，位于反应堆芯处或附近的某些类型的中子探测器可以构造成在反应堆操作期间探测较高水平的中子，并且会对探测较低水平的中子和/或对准确地测量例如在反应堆停止时或在反应堆停堆时的反应性是不足够敏感的。
[0010]没有和/或失去在反应堆操作的一个或多个模式中产生足够中子数的能力的中子源会导致反应堆监测仪器不能探测或确认中子源的存在和/或不能证实相关联的中子活性。另外，在某些示例中，没有探测中子活性的水平的能力也能够影响以下能力，即，监测在堆芯停止、检查、维护和/或再加燃料期间的不期望的反应性增大的能力。
[0011]本申请解决了这些和其它问题。
【附图说明】
[0012]图1示出示例核反应堆模块。
[0013]图2示出包括中子源的示例反应堆芯构型。
[0014]图3示出示例中子探测系统。
[0015]图4示出另一个示例中子探测系统。
[0016]图5示出又一个示例中子探测系统。
[0017]图6示出示例中子探测系统的俯视图。
[0018]图7示出示例中子路径装置。
[0019]图8示出又一个示例中子探测系统。
[0020 ]图9示出探测中子源的示例过程。
【发明内容】
[0021]本文公开的示例中子探测系统可以包括位于安全壳的外部的中子探测装置。在某些示例中，中子探测装置可以位于反应堆容器的外部和周围的安全壳的内部。中子探测装置可以构造成探测中子，所述中子通过由中子源引起的裂变产生和/或通过在位于反应堆容器内的反应堆芯中发生的裂变产生。另外，处于反应堆容器和安全壳中间的安全区域可以构造成容纳安全介质。中子路径装置可以至少部分地位于反应堆容器和安全壳之间，并且中子路径装置可以构造成提供通向中子探测装置的中子路径。可以在中子路径装置内包含有中子路径介质。
[0022]与中子路径介质相关联的中子衰减系数可以小于与安全介质相关联和/或与一个或多个其它介质或结构(包括反应堆容器和/或安全壳)相关联的中子衰减系数，所述一个或多个其它介质或结构可以位于中子源/反应堆芯和中子探测装置之间。因此，会能够够到和/或通过中子探测装置测量这样的中子，即，所述中子可能另外通过安全介质、介质和/或结构被过度地衰减。
[0023]本文公开的示例中子路径装置可以包括壳体，所述壳体构造成禁止周围的介质进入壳体中。另外，壳体可以构造成提供通向中子探测器的中子路径。容纳在壳体中的中子路径介质可以被维持在部分真空。与维持在部分真空的中子路径介质相关联的中子衰减系数可以小于与周围的介质相关联的中子衰减系数。
[0024]本文公开的示例设备可以包括用于通过中子路径传送中子的装置。中子路径可以包括中子路径介质。所述设备还可以包括用于探测通过中子路径传送的中子数的装置。所述用于探测的装置可以位于反应堆容器的外部，并且位于反应堆容器和周围的安全壳中间的安全区域可以构造成容纳安全介质。与安全介质相关联的中子衰减系数可以大于与中子路径介质相关联的中子衰减系数。
[0025]本文公开了探测中子的示例过程。中子可以沿着至少部分地位于中子路径装置内的中子路径行进。中子路径装置可以构造成提供通向中子探测器的中子路径。中子路径装置可以包括和/或包含第一介质。通过中子路径产生的、放射的和/或传送的中子数可以通过中子探测器探测。中子数可以与阈值相比较。中子探测器和/或处理装置可以构造成至少部分地基于中子数而推断反应堆的功率级、反应性和/或倍增因数(Krff)。推断出的功率级、反应性和/或倍增因数可以用于判定是否开始反应堆起动。
[0026]对以上示例的理解将从以下参照附图的详细说明而变得更加容易显而易见。
【具体实施方式】
[0027]本文公开的和/或涉及的各种示例可以与在美国申请N0.11/941，024和/或美国申请N0.12/397，481中找到的一个或多个特征一致地或协力地操作，所述美国申请的整个内容通过参考包含于此。
[0028]图1示出示例核反应堆模块5，其包括由反应堆压力容器2包围的反应堆芯6。在反应堆压力容器2中的冷却剂10包围反应堆芯6。反应堆芯6可以位于护罩22中，所述护罩22围绕反应堆芯6的侧面包围反应堆芯6。当冷却剂10由于裂变事件而通过反应堆芯6加热时，冷却剂10可以从护罩22被向上指引到位于反应堆芯6上方的环形部23中而指引出立管24。这会使得额外的冷却剂10被抽吸到护罩22中以继而由反应堆芯6加热，所述反应堆芯6将更多的冷却剂10抽吸到护罩22中。从立管24出现的冷却剂10可以被冷却下来而朝向反应堆压力容器2的外侧指引，并且继而通过自然循环返回到反应堆压力容器2的底部。随着冷却剂10被加热，可以在反应堆压力容器2中产生加压蒸气11(例如，蒸汽)。
[0029]热交换器35可以构造成使给水和/或蒸汽在二次冷却系统30中循环，以便借助涡轮32和发电机34发电。在某些示例中，给水穿过热交换器35并且可以变成过热蒸汽。二次冷却系统30可以包括冷凝器36和给水栗38。在某些示例中，在二次冷却系统30中的给水和/或蒸汽保持与在反应堆压力容器2中的冷却剂10隔离，使得所述给水和/或蒸汽和所述冷却剂不允许彼此混合或不允许彼此直接接触。
[0030]反应堆压力容器2可以由安全壳4包围。在某些示例中，安全壳4可以被放置在水池中，例如，如位于地平面之下。安全壳4构造成禁止释放与反应堆压力容器2相关联的冷却剂10而禁止所述冷却剂泄漏到安全壳4的外侧和/或泄漏到周围环境中。在紧急状况下，蒸气11可以从反应堆压力容器2通过阀8排放到安全壳4中，并且/或者冷却剂10可以通过泄料阀18释放。蒸气11和/或冷却剂10释放到安全壳4中的释放速率可以根据反应堆压力容器2内的压力而改变。在某些示例中，与反应堆芯6相关联的衰变热可以通过在安全壳4的内壁上的蒸气11的凝结组合和/或通过抑制冷却剂10通过泄料阀18释放而被至少部分地去除。
[0031]安全壳4可以具有大约圆筒形的形状。在某些示例中，安全壳4可以具有一个或多个椭圆体的、圆顶状的或球形的端部。安全壳4可以被焊接或以其它方式密封到环境，使得液体和/或气体不允许从安全壳4泄漏或不允许进入安全壳4中。在各示例中，反应堆压力容器2和/或安全壳4可以被底部支撑、被顶部支撑、围绕其中心被支撑或以上述方式的任何组合被支撑。
[0032]反应堆压力容器2的内表面可以暴露于潮湿环境，所述潮湿环境包括冷却剂10和/或蒸气11，并且反应堆压力容器2的外表面可以暴露于基本干燥的环境。反应堆压力容器2可以包括不锈钢、碳钢、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合和/或由不锈钢、碳钢、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合制成。另外，反应堆压力容器2可以包括包层和/或绝缘。
[0033]安全壳4可以基本包围在安全区域14内的反应堆压力容器2。在某些示例和/或操作模式中，安全区域14可以包括干燥的、空心的和/或气态的环境。安全区域14可以包括一定量的空气、诸如氩气的气体、其它类型的气体或它们的任何组合。在某些示例中，安全区域14可以被维持在大气压力处或以下，例如，被维持在部分真空。在其它示例中，安全区域14可以被维持在基本完全的真空。在安全壳2中的任何一种或多种气体可以在反应堆模块5操作之前被抽空和/或去除。
[0034]某些气体可以被认为在核反应堆系统内经历的操作压力下是不可凝结的。例如，这些不可凝结的气体可以包括氢气和氧气。在应急操作期间，蒸汽可以与燃料棒起化学反应以产生较高的氢气水平。当氢与空气或氧混合时，这可以产生可燃混合物。通过从安全壳4去除空气或氧的基本部分，允许混合的氢和氧的量可以被最小化或被消除。
[0035]当检测应急状态时，可以去除或放出存在于安全区域14中的任何空气或其它气体。从安全区域14放出或排空的气体可以包括不可凝结的气体和/或可凝结的气体。可凝结的气体可以包括排放到安全区域14中的任何蒸汽。
[0036]在应急操作期间，鉴于蒸气和/或蒸汽可以排放到安全区域14中，仅微不足道的量的不可凝结的气体(例如，氢气)可以排放或释放到安全区域14中。可以能够从实践的角度假定，基本没有不可凝结的气体与蒸气一起释放到安全区域14中。因此，在某些示例中，基本没有氢气与蒸气一起排放到安全区域14中，使得与会存在于安全区域14内的任何氧气一起的氢气的水平和/或量被维持在不可燃的水平处。另外，可以在不使用消氢器的情况下维持该不可燃的氧氢混合物的水平。
[0037]通常在约50托(50mmHG)的绝对压力下发生空气中的对流传热的去除，然而可以在约300托(300mmHG)的绝对压力下观察到对流传热的减少。在某些示例中，安全区域14可以具有300托(300mmHG)的压力或维持在300托(300mmHG)的压力以下。在其它示例中，安全区域14可以设有50托(50mmHG)的压力或维持在50托(50mmHG)的压力以下。在某些示例中，安全区域14可以具有这样的压力水平和/或维持在这样的压力水平处，S卩，所述压力水平在反应堆压力容器2和安全壳4之间基本禁止全部对流传热和/或传导传热。可以通过操作真空栗、蒸汽-空气喷射器、其它类型的抽空装置或它们的任何组合来提供和/或维持完全的或部分的真空。
[0038]通过将安全区域14维持在真空或部分真空中，安全区域14内的湿气可以被消除，由此保护电气和机械部件以防腐蚀或失效。另外，真空或部分真空可以在不使用单独的栗或高架储罐的情况下在应急操作(例如，过压事件或过热事件)期间操作成将冷却剂抽吸或牵引到安全区域14中。真空或部分真空也可以在再加燃料过程期间操作成提供用冷却剂10充满或填充安全区域14的途径。
[0039]限流器8可以安装在反应堆容器2上以用于在应急操作期间将冷却剂10和/或蒸气11排放到安全壳4中。限流器8可以在不借助诸如管路或连接件的任何介入结构的情况下直接连接或安装到反应堆压力容器2的外壁。在某些示例中，限流器8可以被直接焊接到反应堆压力容器2以将任何渗漏或结构失效的可能性减到最小。限流器8可以包括文丘里流量阀，所述文丘里流量阀构造成将蒸气11以受控的速率释放到安全壳4中。由蒸气11的凝结减小安全壳4中的压力的速率可以与由排放的蒸气11将压力添加到安全壳4的速率大约相同。
[0040]作为蒸气11释放到安全壳4中的冷却剂10可以作为诸如水的液体凝结在安全壳4的内表面上。随着蒸气11转化回到液体冷却剂，蒸气11的凝结可以促使安全壳4中的压力降低。可以通过使蒸气11凝结在安全壳4的内表面上以去除足够的热量来控制从反应堆芯6去除衰变热。
[0041]凝结的冷却剂10可以下降到安全壳4的底部并且收集为一小池液体。随着更多的蒸气11凝结在安全壳4的内表面上，安全壳4内的冷却剂10的液面可以逐渐地升高。储存在蒸气11和/或冷却剂10中的热可以通过安全壳4的壁传递到周围环境。通过从安全区域14基本去除气体，在安全壳4的内表面上的蒸气11的初始凝结速率可以借助抽空的气体而增大。将正常地积聚在安全壳4的内表面处以禁止冷却剂10凝结的气体处于这样较低的水平处或由于冷却剂10的自然对流而从内表面扫掠，使得凝结速率可以被最大化。凝结速率的增大可以继而增大通过安全壳4传热的速率。
[0042]安全区域14内的真空可以在反应堆模块的正常操作期间充当一种类型的热绝缘，由此留住反应堆压力容器2中的热和能量，在该处热和能量可以继续被用于发电。结果，在反应堆压力容器2的设计中可以使用较少的材料绝缘。在某些示例中，代替常规热绝缘或除了常规热绝缘以外，可以使用反射绝热。反射绝缘可以被包含在反应堆压力容器2或安全壳4中的一个或二者上。反射绝缘与常规热绝缘相比可以更加耐得住水损害。另外，在应急状态期间，反射绝缘可以不阻碍从反应堆压力容器2与常规热绝缘差不多那样传热。例如，反应堆压力容器2的不锈钢外表面可以与处于安全区域14中的任何冷却剂直接接触。
[0043]中子探测装置25示出为被安装到安全壳4的外部。中子探测装置25可以被定位在近似堆芯高度处。中子探测装置25可以构造成探测在反应堆芯6处或附近产生的中子。探测到的中子可以包括快中子、慢中子、热化中子或它们的任何组合。在某些示例中，中子探测装置25可以通过安全区域14而与中子源分离。由中子源和/或反应堆芯6产生的和/或从中子源和/或反应堆芯6发出的中子可以在通过中子探测装置25探测之前穿过安全区域14。图2示出包括中子源250的示例反应堆芯构型200。中子源250可以包括这样的装置，S卩，所述装置构造成例如当反应堆包括新燃料棒时提供稳定和可靠的中子源以用于开始核链式反应，所述新燃料棒的来自自发裂变的中子通量会另外不足以用于反应堆起动的目的。中子源250可以构造成在起动反应堆期间或当在反应堆停止之后重新起动反应堆(例如，用于维护和/或检查)时将恒定的中子数提供给核燃料。
[0044]中子源250可以被定位成使得由该中子源250产生的中子通量是可通过反应堆监测仪器探测的。例如，中子源250可以例如代替一个或多个燃料棒210被插入反应堆芯内的有规律间隔开的位置中。当反应堆停止时，中子源250可以构造成诱导信号，所述信号可以通过反应堆监测仪器探测。在某些示例中，在次临界反应堆中的中子通量的平衡水平可以取决于中子源250的强度。中子源250可以构造成提供最低水平的中子发射以确保可以例如在反应堆起动期间监测反应堆水平。
[0045]控制棒和/或燃料棒210可以构造成至少部分地基于推断出的反应堆的功率级开始反应堆起动。控制棒中的一个或多个可以在反应堆起动期间从燃料棒210去除，导致反应堆芯变得临界。在某些示例中，反应堆的功率级可以至少部分地从中子源250发出的中子数和/或额外的中子数推断出，所述额外的中子由于反应堆芯6(图1)中的次临界倍增过程而产生，所述次临界倍增过程可以响应于由中子源250发射中子而发生。
[0046]图3示出包括中子探测器325的示例中子探测系统300。在某些示例中，中子探测器325可以构造成与中子探测装置25(图1)类似地操作。中子探测器325可以构造成探测正从中子源350和/或正从反应堆芯6发出的中子。另外，中子探测器325可以构造成至少部分地基于探测到的中子数来计算、测量、估算、推断和/或以其它方式确定反应堆功率级。在某些示例中，中子探测器325可以位于安全壳4的外侧上，并且中子源350可以位于反应堆芯6处、反应堆芯6附近或反应堆芯6内。
[0047]如参照图1所述，反应堆芯6可以位于反应堆容器例如反应堆容器2内。另外，反应堆容器2可以位于安全壳例如安全壳4内。处于反应堆容器2和安全壳4之间的空间例如安全区域14可以用一种介质和/或多种介质填充或至少部分地填充。介质可以包括空气或诸如氮气的气体或由空气或诸如氮气的气体组成。在某些示例中，介质可以包括部分真空或完全真空和/或被维持在部分真空或完全真空。在又一些其它示例中，介质可以包括诸如水的流体，所述流体可以搀有硼酸。
[0048]除了供中子必须行进通过的特定的一种介质和/或多种介质以外，中子源350和中子装置325之间的距离可以造成中子的衰减路径340。依据衰减路径340的长度和/或供中子穿过的一种或多种介质的慢化效应，中子中的某些或全部可以被衰减、被吸收、被热化和/或被分散。因此，中子装置会不能探测任何中子或会不能探测足够的中子数，以便确认存在中子源350和/或确认对于反应堆模块5的特定操作模式而言例如在反应堆起动、反应堆停止、检查、维护和/或再加燃料期间产生期望的中子数。
[0049]由中子探测器接收的弱信号对于是否中子源350正确地操作和/或是否需要被替换而言会导致一些歧义并且会影响对起动反应堆模块5的判定。另一方面，在当会期望反应性较低时的反应堆停止期间，弱信号会掩饰意想不到的反应性增大。就反应性的增大水平而言，可以采取测量以控制反应性，例如，将硼注射到冷却剂10中。
[0050]在某些示例中，安全区域14可以在包括反应堆起动在内的反应堆模块的正常操作期间包括部分真空。部分真空可以构造成为反应堆容器2提供热绝缘，并且可以基本减少反应堆容器2和安全壳4之间的热量传递(对流和/或传导)的量或基本消除反应堆容器2和安全壳4之间的热量传递(对流和/或传导)。
[0051]相对于中子从中子源350和/或从反应堆芯6到中子探测器325的流动，包括部分或完全真空在内的第一介质可以比诸如水、空气、其它类型的液体和/或气体或它们的任何组合的第二介质对中子具有基本更小的衰减效应。因此，对于相同的衰减距离，如与中子探测器325通过包括气体和/或液体在内的介质而与中子源350和/或反应堆芯6(例如，具有相同的中子输出)分离的情况相比，可以通过这样的中子探测器325探测基本更大的中子数，所述中子探测器325可以通过部分真空至少部分地与中子源350和/或与反应堆芯6分离。
[0052]安全区域14可以包括第一介质310。例如，安全区域14可以在反应堆起动期间包括第一介质310。第一介质310可以在某些操作状态和/或示例系统中完全填充安全区域14。在其它操作状态和/或示例系统中，第一介质310可以仅部分地填充安全区域14。在某些示例中，第一介质310可以包括部分真空或完全真空。
[0053]反应堆容器2可以构造成将蒸气、水、空气、气体、液体和/或蒸汽释放到安全区域14中。例如，限流器8可以构造成在过压事件和/或较高堆芯温度状态期间在反应堆容器2内将冷却剂10释放到安全区域14中。释放到安全区域14中的介质例如冷却剂10可以促使安全壳4内的操作压力从部分真空增大到大气压力并且最终增大到大气压力以上。
[0054]第二介质320可以包括冷却剂10。在某些示例中，冷却剂10可以作为蒸汽被释放到全区域14中并且可以作为液体凝结在安全壳2的内表面上。另外，安全区域14可以构造成用第二介质320填充，并且在安全壳4内的第二介质320的液面可以随着在反应堆容器2内的相对应的冷却剂10的液面降低而升高。可以从反应堆容器2释放的一种或多种介质可以影响中子从中子源350和/或从反应堆芯6到中子探测器325的衰减路径340。例如，第二介质320可以降低或减少由中子探测器325探测的和/或接收的中子数。在某些示例中，安全壳4可以在再加燃料过程期间用例如第二介质320的介质填充。
[0055]诸如中子源350的中子源的成本和/或复杂性会涉及中子源的强度。例如，产生较高中子数的中子源的成本会多于产生较少中子的中子源的成本。用于反应堆的中子源的选择会考虑到在一个或多个操作模式期间的期望的衰减路径。例如，如果特定的操作模式包括存在水或其它类型的液体作为衰减介质，则中子源可以尺寸设定成和/或选择成使得通过液体传送的且由中子探测器接收的中子数大于与特定的操作模式相关联的最小阈值要求。另一方面，某些类型的中子源可以产生比在其它操作模式期间所要求的中子更多的中子，所述其它操作模式可以与诸如空气、其它类型的气体和/或部分真空的不同介入介质相关联。
[0056]与存在诸如第二介质320的特定介质相关联的操作模式可以不是典型的操作模式。例如，对于反应堆模块5的操作寿命的大部分而言，安全区域14可以用诸如空气的气体填充。对于如果真要发生的话会在反应堆模块5的总操作寿命的仅一小部分时间上发生的操作模式的中子源的选择会造成这样的中子源，即，所述中子源一般而言会产生比所需的中子更多的中子，并且从而所述中子源的成本会多于将另外在大部分操作状态下合适的中子源的成本。
[0057]某些类型的中子源可以原始上是惰性的或可以被认为是低水平的中子源，并且可以构造成在初始反应堆起动之后开始产生中子。在某些示例中，中子源350可以包括相对惰性或低水平的产生中子的中子源，其可以被安装在反应堆模块中，所述反应堆模块包括将中子源350与中子探测器325分离的气体和/或部分真空。例如，在反应堆起动处，虽然如此，中子源350可以产生足够的中子数，所述足够的中子数至少部分地由于与衰减路径340相关联的气体和/或部分真空介质的较低衰减而超出在中子探测器325处的预定最小阈值。
[0058]在反应堆操作期间，中子源350可以构造成吸收正由临界反应堆芯6产生的中子并且随时间转变成较高水平的中子源。转变的或高水平的中子源可以继而产生如与首先用于反应堆起动的低水平中子源相比更多的中子。
[0059]在某些示例中，中子源350可以构造成产生第一中子数并且随时间可以产生比第一中子数大的第二中子数，所述第一中子数足以用于诸如反应堆起动的第一操作模式的目的，所述第二中子数足以用于第二操作模式。在某些示例中，第二操作模式可以包括核反应堆的全功率操作。另外，第二操作模式可以包括例如在反应堆已经停止之后的随后的反应堆起动。例如，在随后的反应堆起动处的中子源350的强度可以大于例如当中子源350首先被使用和/或被安装到反应堆芯6中时在第一和/或初始反应堆起动处的中子源350的强度。
[0060]当中子探测器通过诸如气体和/或部分真空的第一介质310而被分离时，第一中子数可以在中子探测器325处足以产生足够强的信号。当中子探测器325通过诸如液体的第二介质320而与中子源350分离时，第二中子数可以在中子探测器325处足以产生足够强的信号。第二介质320可以是较强的衰减器，所述第二介质320如与第一介质310相比例如能够吸收、热化和/或分散更多的中子。
[0061]在某些示例中，与第一操作模式相关联的衰减路径340可以包括通过冷却剂10和第一介质310的中子的通路。第二操作模式可以包括通过冷却剂10和第二介质320的中子的通路。另外，衰减路径340可以包括通过反应堆容器2和安全壳4的相应的壁中的一个或二者的中子的通路。
[0062]中子探测器325可以用于提供关于与反应堆芯6相关联的功率级的信息。该信息可以通过监测到达中子探测器325的中子数而推断出。中子探测器325可以构造成当反应堆停止时确定反应堆芯6中的功率级。如与当反应堆处于停止操作模式中时相比，在操作反应堆中，可到达中子探测器325的中子数可以是许多更大的数量级。
[0063]当反应堆停止时，在反应堆芯6中有次临界倍增的中子。除了设计成产生中子的一个或多个中子源以外，反应堆芯6可以包括其它中子源。例如，当中子产生或“出生”时，中子添加到中子群。每次中子被吸收或从反应堆芯6泄漏，中子可以从反应堆芯6中的中子群减去。虽然中子寿命较短，但是它不是瞬时的，并且结果在任何给定的时间处比中子正出生时可以在反应堆芯6中存在有更多的中子。
[0064]随着反应堆越来越接近临界(S卩，在任何给定的时间处正添加的中子数和正减去的中子数是相等的点)，中子的有效的预期寿命延长。中子的有效的预期寿命会考虑到中子与反应堆芯6中的燃料的相互作用，所述燃料继而产生额外的中子。反应堆越接近临界，中子越有可能将与燃料起反应。随着中子的有效的预期寿命延长，反应堆芯6中的活跃中子数(例如，如通过中子通量测量)可以增加，但是正出生的中子数(例如，源中子)可以保持不变。堆芯中的中子数的变化与反应堆达到临界有多近成反比。在某些示例中，倍增因数可以是非常大的。至少部分地基于中子通量和/或中子群，系统可以推定出反应堆达到临界有多近。
[0065]另外，基于在任何给定的时间处活着的活跃中子数(例如，中子通量)，系统可以用于控制何时或是否反应堆允许变得临界。在某些示例中，一个或多个中子源可以被包含在反应堆芯6中以提升正出生的中子的水平，以便使通过次临界倍增过程产生的中子通量可以大到足以通过中子探测器325监测并且最终允许用于控制反应堆临界。
[0066]在某些示例中，从中子源产生的少数中子可以通过中子探测器325直接测量。然而，由中子源产生的中子会有助于次临界裂变的数量和/或有助于在反应堆芯6中出现的中子通量，由此有助于随后的在反应堆芯6中产生的中子。这些随后产生的中子会最终通过中子探测器325测量。在某些示例中，由中子源产生的中子可以基于由反应堆芯6中的次临界裂变引起的随后产生的中子数而通过中子探测器325间接地测量。图4示出示例中子探测系统400和示例中子路径装置475。中子路径装置475可以构造成增强、扩增、倍增和/或以其它方式增加中子数，所述中子数可以在中子探测器425处通过提供中子衰减路径440而被探测，所述中子衰减路径440包括衰减路径介质430，所述衰减路径介质430如与第二介质420相比可以是较弱的衰减器。第二介质420可以存在于处于反应堆容器壁402外部的安全区域414中。与衰减路径介质430相关联的中子衰减系数可以小于与第二介质420相关联的中子衰减系数。中子衰减系数的相对尺寸和/或值可以用于确定特定介质的总体倾向以分散和/或吸收中子。
[0067]在某些示例中，第一介质410和第二介质420中的一个或二者可以基本包围中子路径装置475。衰减路径介质430如与第一介质410和/或第二介质420相比可以是较弱的衰减器。例如，与衰减路径介质430相关联的中子衰减系数可以小于与第一介质410和第二介质420中的一个或二者相关联的中子衰减系数。
[0068]衰减路径介质430可以包括气体和/或部分真空。在某些示例中，中子路径装置475可以被完全地抽空或可以包括基本完全的真空。在其它示例中，衰减路径介质430可以包括不锈钢、碳钢、锆、锆合金、其它类型的固体材料或它们的任何组合。中子路径装置475可以包括可以位于中子源450和中子探测器425之间的盒、管道、管路和/或其它类型的壳体。例如，中子路径装置475可以由不锈钢、碳钢、锆、锆合金、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合构造和/或包括不锈钢、碳钢、锆、锆合金、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合。
[0069]中子路径装置475可以被安装到、附装到或布置到反应堆容器的外壁和/或安全壳的内壁附近。例如，中子路径装置475被示出为位于反应堆容器壁402和安全壳壁404之间和/或中间。在某些示例中，中子路径装置475可以被焊接到安全壳壁404，并且可以维持中子路径装置475和反应堆容器壁402之间的空隙或空间。该空隙可以构造成允许用于使中子路径装置475、反应堆容器壁402和/或安全壳壁404在反应堆操作期间热膨胀。
[0070]中子路径装置475可以基本位于安全区域414内。在某些示例中，中子路径装置475可以在反应堆容器壁402和安全壳壁404中间完全位于安全区域414内。中子衰减路径440可以包括在通过中子探测器425探测中子之前从中子源450通过反应堆容器壁402和安全壳壁404中的一个或二者的中子的通路。另外，中子衰减路径440可以包括通过位于反应堆容器壁40 2内的冷却剂1的中子的通路。
[0071]在某些示例中，中子路径装置475可以构造成穿透反应堆容器壁402和安全壳壁404中的一个或二者以在中子源450和中子探测器425之间提供更加直接的路径。通过穿透到容器壁402、404中的一个或二者中和/或穿透贯穿容器壁402、404中的一个或二者，可以降低和/或消除容器壁402、404的衰减效应，从而允许用于从中子源450发出的更多的中子到达中子探测器探测425和/或通过中子探测器425探测。在其它示例中，中子路径装置475没有穿透贯穿反应堆容器壁402和安全壳壁404中的一个或二者和/或没有穿透到反应堆容器壁402和安全壳壁404中的一个或二者中以减少容器贯穿件的数量并且以便避免潜在的泄漏点和/或避免引入可以影响容器的结构完整性的额外设计参数。
[0072]在第一操作模式期间，安全区域414可以基本包括均匀介质。例如，在反应堆模块的正常操作期间，介质可以包括维持在部分真空的空气或其它类型的气体。在某些示例中，初始包含在安全区域414内的介质可以具有与包含在中子路径装置475中的衰减路径介质430基本类似的中子衰减特征。例如，衰减路径介质430可以包括第一介质410，并且/或者第一介质410可以包括衰减路径介质430。因此，从中子源450发出的中子通过中子路径装置475传播的方式可以与其它中子通过最初包含在安全区域414内的均匀介质传播的方式类似。
[0073]在第二操作模式期间，除了第一介质410以外或代替第一介质410，安全区域414可以包括第二介质420。例如，在诸如过压或高温事件的应急操作模式期间，反应堆容器可以构造成将蒸气、蒸汽和/或水释放到安全区域414中。在某些示例中，第二介质420可以包含和/或可以包括与包含在反应堆容器中的冷却剂10基本类似的中子衰减特征。
[0074]安全区域414中的压力会由于释放的蒸汽、气体、液体、蒸气和/或冷却剂而增大，借助安全区域414产生比大气压力状态更大的压力。在某些示例中，通过反应堆容器释放的蒸汽和/或液体的凝结可以促使安全区域414内的液面升高。在第二操作模式期间，第二介质420可以基本包围中子路径装置475或至少围绕中子路径装置475的侧面。
[0075]中子路径装置475可以被密封。例如，中子路径装置475可以被密封成使得将中子衰减路径440的至少部分维持在部分和/或完全真空。在第一操作状态和第二操作状态中的一个或二者下，中子路径装置475可以保持密封，使得第一介质410和/或第二介质420不允许进入中子路径装置475。类似地，中子路径装置475可以构造成在第一和第二操作状态中的一个或二者期间禁止衰减路径介质430从中子路径装置475释放和/或维持中子路径装置475内的部分和/或完全真空。
[0076]通过在多个反应堆操作模式下维持中子衰减路径440具有基本恒定的中子衰减特征，中子源450和/或中子路径装置475可以构造成不管操作状态如何和/或不管安全区域414内的周围介质如何而将基本连续的、可靠的和/或均匀的中子通量水平提供到中子探测器425。因此，中子源450可以被选择成和/或尺寸设定成提供足够的中子数，所述中子数可以通过中子衰减路径440通过中子探测器425探测。
[0077]通过利用用于将中子衰减量减到最小的中子衰减路径440的介质和/或抽空状态，可以选择较小的和/或较便宜的中子源。例如，较低功率的中子源可以持续产生足够的中子数，所述中子数可以在反应堆的任何操作状态下通过中子探测器425探测。另外，通过作为较低功率的中子源来选择中子源450和/或设定中子源450大小，例如在包括多个反应堆模块的模块化反应堆设计中，在相邻的反应堆模块及其相应的核探测器之间的中子串扰可以被最小化和/或被消除，这可以促使在每个中子探测器处测量更加准确的中子通量。
[0078]图5示出示例中子探测系统500和示例中子路径装置575。中子路径装置575可以构造成增强、扩增、倍增和/或以其它方式增加中子数，所述中子数在中子探测器525处通过提供中子衰减路径540而被探测，所述中子衰减路径540包括衰减路径介质530，所述衰减路径介质530如与关联于安全区域514的介质520相比可以是较弱的衰减器。在某些示例中，介质520可以基本包围中子路径装置575。衰减路径介质530如与介质520相比可以是较弱的衰减器。
[0079]衰减路径介质530可以包括与对于衰减路径介质430(图4)所述的那些类似的气体、液体和/或固体材料。在某些示例中，中子路径装置575可以被部分地或完全地抽空，并且可以包括如对于中子路径装置475所述的一种或多种材料。
[0080]中子路径装置575被示出为穿透反应堆容器壁502和安全壳壁504中的一个或二者以在中子源550和中子探测器525之间提供更加直接的路径。通过穿透到容器壁502、504中的一个或二者中和/或穿透贯穿容器壁502、504中的一个或二者，可以降低和/或消除反应堆容器壁502和/或安全壳壁504的衰减效应，从而允许用于从中子源550发出的更多的中子到达中子探测器525和/或通过中子探测器525探测。
[0081]安全区域514可以在一个或多个操作模式期间包括介质520。在某些示例中，介质520可以基本包围中子路径装置575或至少围绕中子路径装置575的侧面。中子路径装置575可以构造成使得介质520不允许进入中子路径装置575并且衰减路径介质530不允许从中子路径装置575离开。因此，中子源550可以被选择和/或尺寸设定成提供足够的中子数，所述中子数可以通过中子衰减路径540通过中子探测器525探测。另一方面，中子源550可以被选择和/或尺寸设定成使得中子将不通过介质520探测。
[0082]在某些示例中，中子路径装置575可以通过反应堆容器壁502突出到包含在反应堆内的冷却剂10中。衰减路径介质530如与冷却剂10相比可以是较弱的衰减器。中子衰减路径540可以在中子源550和中子探测器525之间部分地或完全地延伸。类似地，中子衰减路径540可以被部分地或完全地包含在中子路径装置575内。
[0083]在某些示例中，由中子源550产生的和/或发出的且由中子探测器525经由中子衰减路径540接收的中子的衰减可以通过中子路径装置575和/或通过衰减路径介质530完全地或基本完全地衰减。另外，中子路径装置575、中子探测器525和/或中子源550可以被一起制造和/或组装为单元化的或物理上成一体的中子探测装置。
[0084]反应堆容器壁502和安全壳壁504之间的距离可以是几米。类似地，中子路径装置575的长度可以是几米。在某些示例中，中子路径装置575和/或中子衰减路径540的长度可以是介于一米和四米之间。中子路径装置575的宽度和/或直径可以是例如介于约五厘米和二十五厘米之间的几厘米。本文预料到更长或更短的长度和/或宽度。
[0085]中子路径装置575的总体积可以改变和/或对安全区域514内的介质520的位移有影响，并且/或者可以降低或增强反应堆冷却系统和/或应急堆芯冷却系统的冷却速率。
[0086]中子路径装置575可以构造成使与反应堆冷却系统和/或应急堆芯冷却系统相关联的空间体积位移。中子路径装置575和相关联的位移的空间体积可以减少这样的水和/或冷却剂库存量，即，所述水和/或冷却剂库存量可以是对于以其它方式实现冷却系统的适当功能所需要的水和/或冷却剂库存量。在某些示例中，减少的冷却剂库存量类似地可以减少对于将水/冷却剂液面维持在反应堆芯之上所需的水和/或冷却剂量。减少的冷却剂库存量可以减少在反应堆容器内产生自然循环冷却圈所需的水和/或冷却剂量。另外，位移的空间体积可以增大与冷却系统相关联的静水压头。
[0087]在某些示例中，中子路径装置575可以构造成至少部分地基于中子路径装置575的组分而增大与冷却系统相关联的冷却速率。例如，中子路径装置575的组分可以包括将新材料和/或几何结构引入出现传热的一个或多个位置中。中子路径装置575的组分可以在冷却系统操作期间或之后增大总热传导和/或表面积以调节(例如，增大或降低)冷却速率。
[0088]图6示出示例中子探测系统600和示例中子路径装置675的俯视图。中子路径装置675可以构造成在中子源650和中子探测器625之间提供中子衰减路径640。在某些示例中，中子路径装置675可以构造成通过位于反应堆容器602和安全壳604中间的安全区域614提供扩大的中子路径。
[0089]中子衰减路径640可以包括接近和/或面对中子源650的扩大的第一端部和接近和/或面对中子探测器625的窄小的第二端部。例如，中子衰减路径640和/或中子路径装置675的第二端部的宽度可以近似等于中子探测器625的宽度。在某些示例中，中子路径装置675和/或中子衰减路径640的至少部分可以是锥形的、梯形的、漏斗形的、金字塔形的、圆锥形的或它们中的某些组合。扩大的中子路径可以构造成更加高效地捕获、探测和/或传送正从中子源650产生的和/或发出的更大的中子数。
[0090]本文所述的中子探测器中的一个或多个可以包括传感器、剂量计、计量器、指示器、接收器、发送器、其它类型的探测装置或它们的任何组合。另外，中子探测器中的一个或多个可以包括诸如处理装置660的一个或多个处理装置和/或其它类型的反应堆仪表、连接到诸如处理装置660的一个或多个处理装置和/或其它类型的反应堆仪表和/或构造成与诸如处理装置660的一个或多个处理装置和/或其它类型的反应堆仪表通信。
[0091]在某些示例中，诸如中子路径装置675的多个中子路径装置和诸如中子探测器625的相对应的中子探测器可以定位和/或布置在诸如中子探测系统600的中子探测系统中。例如，两个、三个或四个中子路径装置和/或中子探测器可以分别围绕反应堆容器602布置在约180度的间隔、120度的间隔或90度的间隔处。
[0092]中子路径装置675可以包括安全支撑结构、支柱和/或对准装置和/或与所述安全支撑结构、支柱和/或对准装置成一体以用于组装反应堆容器602和/或安全壳604。例如，中子路径装置675可以构造成既提供中子衰减路径640又构造成结构上连接和/或支撑安全壳604内的反应堆容器602。两个或更多个具有与中子路径装置675类似形状的结构可以用于支撑反应堆容器602，但是在某些示例中所述结构中的仅一个可以用于提供中子衰减路径640。
[0093]图7示出示例中子路径装置700。在某些示例中，中子路径装置700可以与先前所述的中子路径装置中的一个或多个类似地布置、安装、附装和/或利用。中子路径装置700可以包括一系列分段的隔间，例如，第一隔间710、第二隔间720和第三隔间730。在某些示例中，第一隔间710和第三隔间730中的一个或二者可以包括或构造成包含有第一介质715。第二隔间720可以包括或构造成包含有第二介质725。第二隔间720可以邻接和/或位于第一隔间710和第三隔间730中间。
[0094]在某些不例中，第一介质715可以包括气体。另外，第一介质715和/或第一隔间710可以被维持在部分真空或完全真空。第二介质725可以包括固体材料。在某些示例中，第一介质715和/或第二介质725可以包括液体。与第一介质715相关联的衰减系数可以小于与第二介质725相关联的衰减系数。中子路径装置700可以构造成通过隔间710、720、730中的全部提供中子路径740。类似地，中子路径740可以包括或穿过第一介质715和第二介质725 二者。
[0095]中子路径装置700可以包括第一端部751，所述第一端部751构造成面对和/或接收来自中子源的中子。另外，中子路径装置700可以包括第二端部752，所述第二端部752构造成面对中子探测器和/或将中子传送到中子探测器。
[0096]第一隔间710可以被密封，以便禁止第一介质715从第一隔间710释放出来。类似地，第三隔间730可以被密封，以便禁止第一介质715从第三隔间730释放出来。在某些示例中，第一隔间710和第三隔间730中的一个或二者可以被单独地密封以彼此独立地维持部分真空和/或完全真空。
[0097]就所述隔间中的一个或多个失效而言，例如，如果第一隔间710变得破坏或损坏，第一介质715中的某些或全部可以从中子路径装置700逃逸。类似地，一种或多种周围的介质可以允许进入第一隔间710。通过包括额外的密封隔间例如第三隔间730，在所述隔间中的一个或多个失效的情况下，中子路径740的至少部分可以继续穿过第一介质715。一个或多个传感器750和/或警报器可以构造成监测对于所述隔间中的一个或多个的失效和/或破坏。
[0098]中子源可以尺寸设定成和或选择成使得被构造成例如在中子路径装置700的隔间中的一个或多个失效或破坏的情况下提供待由中子探测器探测和/或接收的足够的中子数。假设有“η”个与特定介质相关联的隔间并且“m”个隔间可能会受到损坏，则中子源可以被选择成使得可以依据系统设计的冗余级别和/或失效概率对于与特定的一种介质和/或多种介质相关联的η-l个、n-2个、n-3个……或n_m个隔间而言探测和/或接收足够的中子数。
[0099]第二隔间720可以包括在第一隔间710和第三隔间730之间的保持壁。例如，第一隔间710和第三隔间730可以邻接由保持壁分离的隔间或与由保持壁分离的隔间相邻。保持壁可以构造成在所述隔间中的一个失效或被破坏的情况下提供壁皇。在某些示例中，中子路径装置700可以包括一系列分段的隔间，所述一系列分段的隔间通过中间保持壁分离。分段的隔间中的每个都可以通过中间保持壁中的一个或多个被单独地密封。在某些示例中，中子路径装置700和/或一个或多个中间保持壁可以包括不锈钢、碳钢、锆、锆合金、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合和/或由不锈钢、碳钢、锆、锆合金、其它类型的材料或复合材料或它们的任何组合制成。
[0100]图8示出示例中子探测系统800和示例中子路径装置875。中子路径装置875可以构造成增强、扩增、倍增和/或以其它方式增加中子数，所述中子数在中子探测器825处通过提供中子衰减路径840而被探测，所述中子衰减路径840包括衰减路径介质830，所述衰减路径介质830如与包含在反应堆容器中和/或安全壳中的介质820相比可以是较弱的衰减器。中子探测器825可以位于形成在反应堆容器壁802和安全壳壁804中间的安全区域814内。在某些示例中，介质820可以基本包围中子路径装置875。衰减路径介质830如与介质820相比可以是较弱的衰减器。
[0101]衰减路径介质830可以包括与对于衰减路径介质430(图4)所述的那些类似的气体、液体和/或固体材料。在某些示例中，中子路径装置875可以部分地或完全地抽空并且可以包括如对于中子路径装置475所述的一种或多种材料。
[0102]中子路径装置875可以被安装到反应堆容器壁802。在某些示例中，中子路径装置875可以构造成穿透到反应堆容器壁802中或穿透贯穿反应堆容器壁802以在中子源850和中子探测器825之间提供更加直接的路径。通过穿透到反应堆容器壁802中和/或穿透贯穿反应堆容器壁802，可以降低和/或消除反应堆容器壁802的衰减效应，从而允许用于正从中子源850发出的更多的中子到达中子探测器825。
[0103]在某些示例中，介质820可以基本包围中子路径装置875或至少围绕中子路径装置875的侧面。中子路径装置875可以构造成使得介质820不允许进入中子路径装置875并且衰减路径介质830不允许从中子路径装置875离开。因此，中子源850可以被选择和/或尺寸设定成提供足够的中子数，所述中子数可以通过中子衰减路径840通过中子探测器825探测。
[0104]中子衰减路径840可以在中子源850和中子探测器825之间延伸。例如，中子衰减路径840可以被部分地或完全地包含在中子路径装置875内。在某些示例中，由中子源850产生的和/或发出的且由中子探测器825经由中子衰减路径840接收的中子的衰减可以通过中子路径装置875和/或通过衰减路径介质830完全地或基本完全地衰减。
[0105]第二中子探测器845可以被安装到和/或布置到安全壳壁804的外表面。除了中子探测器825以外或代替中子探测器825，可以设置第二中子探测器845。在某些示例中，第二中子探测器845可以构造成将中子的冗余测量提供到中子探测器825。在某些示例中，中子探测器825可以构造成在第一操作模式期间探测中子，并且第二中子探测器845可以构造成在第二操作模式期间探测中子。第二操作模式如与第一操作模式相比可以与来自中子源850的较高中子通量相关联。与第二中子探测器845相关联的中子衰减路径可以长于衰减路径840。
[0106]在某些示例中，在本说明书中涉及的中子源450(图4)、中子源550(图5)、中子源650(图6)、中子源850(图8)和/或其它“中子源”中的某些或全部可以包括位于反应堆芯内或附近的一个或多个专用中子源，例如，图3中所示。在其它示例中，中子源可以包括反应堆芯自身。另外，在某些操作模式中，不管中子源的存在和/或中子源的中子输出如何，反应堆芯可以构造成产生足够的中子数，所述足够的中子数可以通过中子探测器测量。中子源可以在不同的操作模式期间转变。例如，在第一操作模式(例如，反应堆停止)中，主要中子源可以是一个或多个专用中子源，并且在第二操作模式(例如，全功率操作)中，主要中子源可以是反应堆芯。另外，中子源可以包括一个或多个专用中子源和反应堆芯二者的组合。
[0107]图9示出探测中子源的示例过程1000。在操作1010处，中子源可以构造成产生、放射、和/或传送中子。在某些示例中，中子源可以构造成在反应堆起动操作期间产生中子。中子源可以位于反应堆容器内。
[0108]在操作1020处，与中子源相关联的中子可以沿着至少部分地位于中子路径装置内的中子路径行进。中子路径装置可以构造成在中子源和中子探测器之间提供中子路径。中子路径装置可以包括和/或包含第一介质。
[0109]在某些示例中，与中子路径装置相关联的第一介质可以构造成在反应堆容器和周围的安全壳之间提供中子路径。通过第一介质的中子路径如与通过第二介质的中子路径相比可以构造成提供较少的中子衰减。
[0110]在操作1030处，从中子源产生、放射和/或传送的中子数可以通过中子探测器接收、测量、探测和/或感测。
[0111]在操作1040处，探测到的中子数可以与阈值相比较。在某些示例中，中子探测器可以构造成将探测到的中子数与阈值相比较。在其它示例中，探测到的中子数可以从中子探测器通信和/或传送到处理装置，所述处理装置可以构造成将探测到的中子数与阈值相比较。另外，处理装置可以构造成例如如与先前测量的和/或探测的中子数相比来比较探测到的中子的增加和/或减少的速率。
[0112]在操作1050处，中子探测器和/或处理装置可以构造成至少部分地基于探测到的中子数来推断反应堆的功率级。
[0113]在操作1060处，中子探测器和/或处理装置可以构造成至少部分地基于推断出的功率和/或基于探测到的中子数而产生和/或发送指令。例如，指令可以与反应堆的起动、反应堆的持续操作、反应堆的停止、其它反应堆操作或它们的任何组合相关联。
[0114]在操作1070处，如果确定中子数超出和/或满足阈值，则指令可以包括用于开始反应堆的起动和/或从反应堆的起动进行下去的指令。例如，起动可以包括从反应堆燃料组件撤回一个或多个控制棒和/或例如通过调节硼的浓度来改变初次冷却剂的水化学。在某些示例中，指令可以包括用于继续反应堆的操作的指令。
[0115]在操作1080处，如果确定中子数确实超出和/或满足阈值或没有超出和/或没有满足阈值，则指令可以包括用于终止和/或中断反应堆的起动的指令。可以在反应堆起动之后进行的额外的产生、传送、探测和/或推断操作之后例如在反应堆的全功率操作模式期间进行操作1080。在某些示例中，指令可以包括用于停止和/或中断反应堆的操作的指令。
[0116]虽然本文提供的示例已经主要说明了压水反应堆和/或轻水反应堆，但是对于本领域的技术人员将显而易见，示例可以被应用到如所述的或具有一定的明显修改的其它类型的动力系统。例如，示例或其变型也会是可借助沸水反应堆、钠液态金属反应堆、气冷反应堆、球形燃料反应堆和/或其它类型的反应堆设计来操作的。如本文所使用的并且如在随后的段落中更详细地说明的，其它示例可以包括各种核反应堆技术。因而，某些示例可以包括采用氧化铀、氢化铀、氮化铀、碳化铀、混合氧化物和/或其它类型的放射性燃料的核反应堆。
[0117]应当注意到，示例既不限于任何特定类型的反应堆冷却机制，也不限于用于在核反应堆内产生热或与核反应堆相关联的任何特定类型的燃料。仅以示例的方式提供本文所述的任何比率和值。可以通过实验例如通过构造核反应堆系统的全尺寸模型或按比例缩小的模型来确定其它比率和值。
[0118]在此已经说明了和示出了各种示例，将显而易见的是其它示例可以在布置和细节方面被修改。我们要求所有修改和变型均处于以下权利要求书的精神和范围内。
【主权项】
1.一种中子探测系统，其包括: 中子探测装置，所述中子探测装置位于反应堆容器的外部，其中，所述中子探测装置构造成探测在所述反应堆容器内产生的中子，其中，位于所述反应堆容器和安全壳中间的安全区域构造成容纳安全介质，并且其中，中子衰减系数与所述安全介质相关联;和 中子路径装置，所述中子路径装置至少部分地位于所述反应堆容器和所述安全壳之间，其中，所述中子路径装置构造成在中子源和所述中子探测装置之间通过包含在所述中子路径装置内的中子路径介质提供中子路径，并且其中，与所述中子路径介质相关联的中子衰减系数小于与所述安全介质相关联的中子衰减系数。2.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子路径介质包括气体，并且其中，所述安全介质包括液体。3.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子路径介质在所述中子路径装置内被维持在大气压力以下。4.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置至少部分地位于所述安全区域内。5.根据权利要求4所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置的至少一部分由所述安全介质包围，并且其中，所述中子路径装置构造成容纳与所述安全介质隔离的所述中子路径介质。6.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子探测系统构造成响应于所述中子路径装置使得能够通过所述中子探测装置探测超出阈值起动值的中子数而开始反应堆起动操作。7.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置构造成当所述中子路径装置的外表面暴露于大于或等于大气压力的压力时将所述中子路径介质维持在抽空状态中。8.根据权利要求1所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置构造成使与冷却系统相关联的空间体积位移，并且其中，所位移的空间体积增大与所述冷却系统相关联的静水压头。9.根据权利要求8所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置还构造成至少部分地基于所述中子路径装置的结构组分来调节与所述冷却系统相关联的冷却速率。10.—种中子路径装置，其包括: 壳体，所述壳体构造成禁止周围的介质进入所述壳体中，其中，所述壳体还构造成在中子源和中子探测器之间提供中子路径;和 中子路径介质，所述中子路径介质被容纳在所述壳体中，其中，所述中子路径介质被维持在部分真空，并且其中，与被维持在所述部分真空的中子路径介质相关联的中子衰减系数小于与所述周围的介质相关联的中子衰减系数。11.根据权利要求10所述的中子路径装置，其中，所述壳体还构造成当所述周围的介质在所述壳体上施加比所述部分真空大的压力时禁止所述周围的介质进入。12.根据权利要求10所述的中子路径装置，其中，所述中子路径介质包括气体。13.根据权利要求10所述的中子路径装置，其中，所述中子路径介质基本由氮气构成。14.根据权利要求10所述的中子路径装置，其中，所述壳体包括: 第一端部，所述第一端部构造成从所述中子源接收中子;和 第二端部，所述第二端部构造成将中子传送到所述中子探测器，其中，所述第一端部大于所述第二端部。15.根据权利要求14所述的中子路径装置，其中，所述壳体包括从所述第一端部到所述第二端部的锥形轮廓。16.根据权利要求10所述的中子路径装置，其中，所述壳体包括分段的隔间，其中，所述中子路径穿过所述分段的隔间，并且其中，所述多个分段的隔间被单独地密封以维持所述部分真空。17.—种设备，其包括: 用于通过中子路径传送在反应堆芯内产生的中子的装置，其中，所述反应堆芯位于反应堆容器内，其中，所述中子路径包括中子路径介质，并且其中，中子衰减系数与所述中子路径介质相关联;和 用于探测通过所述中子路径传送的中子数的装置，其中，所述用于探测的装置位于所述反应堆容器的外部，其中，位于所述反应堆容器和安全壳中间的安全区域构造成容纳安全介质，并且其中，与所述安全介质相关联的中子衰减系数大于与所述中子路径介质相关联的中子衰减系数。18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述用于传送的装置构造成禁止所述安全介质进入所述用于传送的装置中。19.根据权利要求17所述的设备，其中，与所述中子路径介质相关联的中子衰减系数既在所述安全介质释放到所述安全区域中之前又在所述安全介质释放到所述安全区域中之后保持相对丨旦定。20.根据权利要求17所述的设备，其中，在所述用于探测的装置处探测到的中子数既在所述安全介质释放到所述安全区域中之前又在所述安全介质释放到所述安全区域中之后保持相对恒定。21.—种中子探测系统，其包括: 中子探测器，所述中子探测器位于反应堆容器的外部，其中，第一介质被容纳在位于所述反应堆容器和安全壳之间的安全区域中；和 中子路径装置，所述中子路径装置被安装到所述反应堆容器，其中，包含在所述反应堆容器内的第二介质包围所述中子路径装置的至少一部分，其中，所述中子路径装置容纳衰减路径介质，所述衰减路径介质为通过所述中子探测器探测的中子提供中子路径，其中，通过所述中子路径行进的所述中子穿过所述第一介质而进入所述安全区域中，并且其中，与所述第二介质相比，所述衰减路径介质与较小中子衰减系数相关联。22.根据权利要求21所述的中子探测系统，其中，所述中子路径延伸到所述中子路径装置，并且被完全地包含在所述中子路径装置内。23.根据权利要求22所述的中子探测系统，其中，所述中子路径装置穿过所述第一介质和所述第二介质二者，并且其中，所述中子探测装置被安装到所述安全壳的外表面。24.根据权利要求23所述的中子探测系统，其中，从所述反应堆容器内产生的或发出的中子在通过所述衰减路径介质基本完全地衰减之后由所述中子探测装置接收。25.根据权利要求21所述的中子探测系统，其中，所述中子探测装置被安装到所述反应堆容器的外表面，并且位于被容纳在所述安全区域中的所述第一介质内。26.根据权利要求25所述的中子探测系统，还包括第二中子探测装置，所述第二中子探测装置被安装到所述安全壳的外表面。27.根据权利要求26所述的中子探测系统，其中，所述第二中子探测装置构造成提供除了通过所述中子探测装置探测的中子以外的中子的冗余测量。28.根据权利要求26所述的中子探测系统，其中，所述中子探测装置构造成在第一操作模式期间探测中子，其中，所述第二中子探测装置构造成在第二操作模式期间探测中子，并且其中，与所述第一操作模式相比，所述第二操作模式与较高的中子通量相关联。
【文档编号】G21C17/108GK105917415SQ201480066780
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年9月26日
【发明人】R·斯纳格路德, R·高夫
【申请人】纽斯高动力有限责任公司