KR20240004742A

KR20240004742A - 수동 열 제거 기능을 갖는 모듈식 열 및 복사 차폐부

Info

Publication number: KR20240004742A
Application number: KR1020237041187A
Authority: KR
Inventors: 앤서니 지 트루피아노; 아다나 엘. 스타니쉬; 조나단 씨. 더피; 윌리엄 엘. 브라운
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2024-01-11
Also published as: US20220359095A1; EP4334961A2; US11894152B2; WO2022236306A3; WO2022236306A2; US20240170169A1; CA3217946A1; JP2024516724A

Abstract

반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체가 개시된다. 하우징 조립체는 반응기를 둘러싸도록 구성된 복수의 모듈식 벽 및 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽을 포함한다. 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 결합된다. 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

Description

수동 열 제거 기능을 갖는 모듈식 열 및 복사 차폐부

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 5월 5일자로 출원된 MODULAR THERMAL AND RADIATION SHIELDING WITH PASSIVE HEAT REMOVAL라는 명칭의 미국 특허 출원 제17/308,353호에 대해 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 우선권과 이익을 주장하며, 상기 출원의 내용은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.

정부 계약

본 발명은 에너지부에서 수여한 계약 DE-NE0008853호에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대한 특정 권리를 갖는다.

본 발명은 전반적으로 열을 전달하고 마이크로 반응기를 보호하는 데 사용되는 하우징 조립체에 관한 것이며, 보다 상세하게는 마이크로 반응기로부터 열을 제거하도록 구성된 수동 열 가열 시스템에 관한 것이다.

다양한 실시예에서, 반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체가 개시된다. 하우징 조립체는 복수의 모듈식 벽 및 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 복수의 모듈식 벽은 반응기를 둘러싸도록 구성된다. 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽을 포함한다. 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 결합된다. 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

다양한 실시예에서, 반응기를 수용하기 위한 키트가 개시된다. 키트는 복수의 모듈식 벽, 제1 수동 온도 제어 시스템, 및 제2 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 복수의 모듈식 벽은 반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성된다. 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽과, 제1 모듈식 벽에 제거 가능하게 결합하도록 구성된 제2 모듈식 벽을 포함한다. 제1 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 결합된다. 제1 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다. 제2 수동 온도 제어 시스템은 제2 모듈식 벽에 결합된다. 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

다양한 실시예에서, 반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체가 개시된다. 하우징 조립체는 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 모듈식 베이스 조립체, 및 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 또는 모듈식 베이스 조립체 중 하나에 결합된 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 모듈식 측벽 조립체는 복수의 해제 가능하게 연결 가능한 모듈식 측벽을 포함한다. 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 및 모듈식 베이스 조립체는 반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성된다. 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

본 명세서에 설명된 실시예의 다양한 피처는, 그 이점과 함께, 다음과 같은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명에 따라 이해될 수 있다:
도 1은 선적 컨테이너에 위치 설정된 마이크로 반응기를 예시한다.
도 2는 붕괴열 제거 시스템의 개념적 설계를 갖는 선적 컨테이너 내의 마이크로 반응기의 단면도를 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 열원을 수용하고 열원으로부터 열을 수동적으로 제거하도록 구성된 하우징 조립체를 예시한다.
도 4a는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 3의 하우징 조립체의 모듈식 벽의 외부도를 예시한다.
도 4b는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 4a의 모듈식 벽의 내부도를 예시한다.
도 5a는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 3의 하우징 조립체의 다른 모듈식 벽의 외부도를 예시한다.
도 5b는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 5a의 모듈식 벽의 내부도를 예시한다.
도 6a는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 3의 하우징 조립체에 결합된 모듈식 루프 조립체를 예시한다.
도 6b는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 도 6a의 모듈식 루프 조립체의 측면도를 예시한다.
도 7은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 열원을 수용하고 열원으로부터 열을 수동적으로 제거하도록 구성된 다른 하우징 조립체를 예시한다.
도 8은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 열원을 수용하고 열원으로부터 열을 수동적으로 제거하도록 구성된 다른 하우징 조립체를 예시한다.
도 9는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 열원으로부터 열을 수동적으로 제거하기 위해 하우징 조립체와 함께 사용 가능한 루프 열사이펀 시스템을 예시한다.
도 10은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 열원으로부터의 열을 수동 온도 제어 시스템의 증발기 섹션을 향해 지향시키고 증폭시키도록 구성된 반사체를 예시한다.
도 11은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 하우징 조립체를 조립하는 방법을 예시한다.
도 12는 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른, 하우징 조립체의 복수의 모듈식 측벽을 포함하는 키트를 예시한다.
대응 참조 부호는 여러 도면 전체에 걸쳐 대응 부분을 나타낸다. 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 다양한 실시예를 일 형태로 예시하고, 이러한 예시는 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

명세서에 설명되고 첨부 도면에 예시된 바와 같은 실시예의 전체 구조, 기능, 제조 및 용도에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부 사항이 기재되어 있다. 널리 알려진 작동, 구성요소, 및 요소는 명세서에 설명된 실시예를 모호하게 하지 않도록 상세히 설명되지 않았다. 독자는 본 명세서에 설명되고 예시된 실시예가 비제한적인 예임을 이해할 것이며, 따라서 본 명세서에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부 사항은 대표적이고 예시적일 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이에 대한 변형 및 변경이 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

전기 에너지 시장은 집중식과 분산식으로 나눌 수 있다. 집중식 시장은 대규모(수백 MWe 범위) 발전기와 고용량 고밀도 송배전 네트워크에 기초한다. 분산식 또는 독립형 시장은 대신에 일반적으로 작은 국소 배전 네트워크 또는 마이크로 그리드에 연결된 소형 발전기(<15 MWe)에 기초한다. 현재, 원격 북극 공동체, 원격 광산, 군사 기지, 및 섬 공동체는 분산식 시장의 예이다. 현재, 독립형 시장의 에너지는 주로 디젤 발전기에 의해 제공된다. 이는 높은 전기 비용, 화석 연료 의존도, 부하 제한, 복잡한 연료 공급 물류 및 노후 인프라를 초래한다. 독립형 시장의 엄격한 요건은 가격 적정성, 신뢰성, 가요성, 탄력성, 지속 가능성(청정 에너지), 에너지 안보, 및 신속한 설치와 최소 유지 보수 노력을 포함한다. 이들 모든 요구는 핵 에너지로 해결될 수 있다.

마이크로 반응기는 10 MWe 미만의 전력을 생성할 수 있고 원격 용례를 위해 전개될 수 있는 원자로이다. 이러한 마이크로 반응기는 상대적으로 작은 컨테이너에 패키징될 수 있고, 인력의 적극적인 개입 없이 작동할 수 있으며, 종래의 원자력 발전소보다 더 오랜 기간 동안 재급유/교체 없이 작동할 수 있다. 이러한 마이크로 반응기 중 하나는 Westinghouse Electric Company에 의해 설계된 eVinci Micro Reactor 시스템이다. 마이크로 반응기의 다른 예는 발명의 명칭이 "HIGH TEMPERATURE HYDRIDE MODERATOR ENABLING COMPACT AND HIGHER POWER DENSITY CORES IN NUCLEAR MICRO-REACTORS"인 공동 소유의 미국 가출원 공개 제62/984,591호, 및 발명의 명칭이 "MOBILE HEAT PIPE COOLED FAST REACTOR SYSTEM"이고 미국 특허 출원 공개 제2016/0027536호로서 공개된 미국 특허 출원 제14/773,405호에 설명되어 있고, 이들 양자 모두는 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.

마이크로 반응기는 CONEX ISO 컨테이너와 같은 전통적인 선적 방법을 사용하여 운송 가능하도록 설계된다. 이러한 설계는 통상적으로 도 1에 예시된 ISO 668 선적 컨테이너를 이용한다.

마이크로 반응기 붕괴열은 자체 조절될 필요가 있으며 "탈출" 안전을 보장하기 위해 수동 붕괴열 제거 시스템이 필요하다. 붕괴열 제거 시스템은 마이크로 반응기 운송 패키징의 전체 크기와 중량에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

이제, 도 2를 참조하면, 선적 컨테이너(101) 내에 위치 설정된 마이크로 반응기(100)의 단면도가 예시되어 있다. 마이크로 반응기(100)는 반응기 캐니스터(104) 내에 수용되는 모놀리스 코어 블록(102)을 포함한다. 모놀리스 코어 블록(102)은 복수의 반응기 코어 블록(108) 및 복수의 반응기 운전 정지 모듈(110)을 포함하는 반응기 코어(106)를 포함할 수 있다. 모놀리스 코어 블록(102)은 중성자 흡수체 섹션(114) 및 중성자 반사체 섹션(116)을 각각 포함하는 복수의 제어 드럼(112)에 의해 둘러싸일 수 있다. 전술한 모놀리스 코어 블록(102) 및 반응기 코어(106)는 공동 소유의 미국 가출원 공개 제62/984,591호에 더 상세히 설명되어 있으며, 이 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.

마이크로 반응기(100)는 모놀리스 코어 블록(102)의 반응기 캐니스터(104) 둘레에 위치 설정된 중성자 차폐부(118) 및 감마 차폐부(120)를 더 포함할 수 있다. 반응기 캐니스터(104)와 중성자 차폐부(118) 사이에 공극(122)이 정의될 수 있다.

계속해서 도 2를 참조하면, 붕괴열 제거 시스템의 개념적 설계가 예시되어 있다. 공기 유동(세그먼트화된 화살표에 의해 도시됨)은 자연 대류를 통해 공극(122)을 통해 반응기 캐니스터(104)의 주연부 둘레로 지향된다. 그러나, 이러한 붕괴열 제거 시스템의 방법에는 상당한 기하학적 설치 공간이 필요하다. 추가로, 작은 선적 컨테이너(101)는 충분한 부력 유동을 구동하기 위해 반응기 캐니스터(104) 둘레에서 높은 굴뚝 또는 출구 덕트(126)를 통해 공기 유동을 구동하는 복잡한 입구 채널 또는 덕트(124)를 필요로 한다.

마이크로 반응기의 기하학적 제약은 도 2에 예시된 개념적 설계에 도시된 바와 같이 부력 구동식 공기 유로 및 자연 대류를 이용하는 수동 공기 냉각 시스템을 설치하는 데 이용 가능한 공간을 제한한다. 또한, 공기 유동을 촉진하기 위한 외부 굴뚝(126)의 설계는 더 큰 타겟을 생성함에 따라 외부 위협으로부터 마이크로 반응기(100)의 안전을 위협하게 한다. 굴뚝(126)에 손상이 발생하면, 공기 유동을 방해하고 냉각 효과를 감소시킬 수 있다. 이러한 과제는 마이크로 반응기(100)를 잠재적으로 안전하지 않은 상황에 놓이게 할 수 있다. 작동 과도 상태 및 설계 기준 이벤트(DBE)는 마이크로 반응기로부터 적절한 열을 제거하기 위해 높은 열유속, 높은 유동, 및 큰 표면적을 필요로 하는데, 이는 도 1 및 도 2에 도시된 통상적인 구성에서는 이용 가능하지 않다.

일 양태에서, 과도 상태 또는 사고로 인한 자체 조절 반응기의 동적 응답은 시스템의 열 용량에 따라 달라질 수 있다. 수동 열 제거 시스템은 적절하게 설계된 경우 시스템 열 응답을 감쇠시키도록 작용할 수 있다. 이는 조작자의 조치/개입에 대한 필요 없이 달성될 수 있다. 수동 열 제거 시스템의 열유속 능력 외에도, 마이크로 반응기의 자체 조절을 지원하려면 과도 상태 및 사고 중에 열을 흡수하는 추가 열 용량이 필요하다.

마이크로 반응기의 고온, 높은 열유속, 및 작은 길이 척도 특성으로 인해, 수동 열 제거 모드로서의 자연 대류는 매우 제한된다(약 2,000 W/m² 열유속 정도). 자연 대류는 주로 유체 부력과 함께 길이 척도(3승)의 직접적인 함수이고 역으로 점도(2승)의 함수인 그라스호프 수(Grashof number)로 특징지어질 수 있다. 마이크로 반응기의 길이 척도는 작은 차수이고 가스의 점도는 통상적으로 더 높은 온도에서 실질적으로 증가하기 때문에, 이는 상대적으로 낮은 그라스호프 수(따라서 낮은 난류 레벨)를 초래한다. 결과적인 열 제거는 더 높은 출력의 마이크로 반응기(약 50,000 W/m² 열유속 정도일 수 있음)를 지원하지 않는다.

또 다른 수동 접근법은 중력 배수 탱크에 의해 마이크로 반응기의 차폐부 또는 격납 구조에 적용되는 수막(water film)을 통해 마이크로 반응기에 대한 증발 냉각을 채용하는 것일 수 있다. 이 열 제거 모드는 더 높은 출력의 마이크로 반응기 수동 열 제거를 지원할 수 있지만, 이동식 또는 운송 가능한 마이크로 반응기를 지원하기 위한 공간 및 중량 제약은 엄청나다.

또 다른 수동 접근법은 주위 환경에 대한 열복사 냉각을 채용하는 것일 수 있다. 이 모드는 고온(섭씨 수백도 정도)에서 더 높은 출력의 마이크로 반응기를 지원할 수 있다. 이동식 마이크로 반응기가 선적 컨테이너로 운송될 때, 열복사 차폐부의 단일 층은 (표면 방출률이 높은 한) 열복사만으로 충분히 높은 열유속을 지원할 수 있다.

그러나, 일단 운송 가능한 마이크로 반응기가 추가 선적 컨테이너 배열과 같은 추가 구조 내에 "수용"되면, 순열 제거는 상당히 감소한다(예를 들어, 소스 열유속의 1/(N+1) 정도, 여기서 N은 열복사 차폐층의 수이다). 열 제거의 이러한 감소를 완화하기 위해 추가 선적 컨테이너의 측벽을 완전히 개방하는 것은 마이크로 반응기에 대해 일부 차폐 기능을 유지해야 하기 때문에 금지된다.

따라서, 자연 대류에 비교하여 열 제거량을 증가시킬 수 있고, 안전하며, 사용이 용이하고, 본질적으로 수동적인 시스템에 대한 요구가 있다.

이제, 도 3을 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 하우징 조립체(200)가 제공된다. 다양한 실시예에서, 하우징 조립체(200)는 열이 제거될 임의의 적절한 물체를 둘러쌀 수 있는 복수의 상호 연결 가능한 모듈식 벽(202, 204)을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 복수의 모듈식 벽(202, 204)은 열원(206)을 상호 연결하고 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열원은 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 선적 컨테이너 내에 위치 설정된 반응기일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 복수의 모듈식 벽(202, 204)은 컨테이너 내에 위치 설정되지 않은 열원을 상호 연결하고 둘러쌀 수 있다. 하우징 조립체(200)는 마이크로 반응기로부터 열을 제거하는 데 사용되는 것으로 도시되고 문맥에서 설명되지만, 하우징 조립체(200)는 임의의 적절한 물체로부터 열을 제거하는 데 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일 양태에서, 모듈식 벽(202, 204)은 열원(206)으로부터의 열 및 방사성 차폐부를 제공할 뿐만 아니라 조립될 때 열원(206)과 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217) 사이의 물리적 분리를 제공하도록 설계될 수 있다.

일 양태에서, 모듈식 벽(202)은 모듈식 벽(204)과 상이할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도 3을 참조하면, 모듈식 벽(202)은, 하우징 조립체(200)가 조립될 때 직사각형 형상을 정의할 수 있어 하우징 조립체(200)가 직사각형 컨테이너 및 열원을 수용할 수 있도록 모듈식 벽(204)보다 길이가 더 클 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204)은 하우징 조립체(200)가 정사각형 형상을 정의할 수 있도록 크기가 동일할 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204)은 하우징 조립체(200)가 열을 제거해야 하는 임의의 유형의 열원을 내부에 수용하기 위해 임의의 적절한 형상을 정의할 수 있도록 임의의 적절한 크기일 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204)은, 모듈식 벽(202, 204)이 상호 연결될 때, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하우징 조립체(200)가 원형 형상을 정의할 수 있도록 만곡될 수 있다.

다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204) 각각은 제1 벽 세그먼트(208a, 208b), 제2 벽 세그먼트(210a, 210b), 및 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)를 포함하는 벽 조립체일 수 있고, 여기서 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)는 제1 벽 세그먼트(208a, 208b)와 제3 벽 세그먼트(212a, 212b) 중간에 위치 설정된다. 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)는 복수의 세그먼트 커플러(214a, 214b)에 의해 제1 벽 세그먼트(208a, 208b) 및 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)에 결합될 수 있다. 각각의 벽 세그먼트는 2개의 세그먼트 커플러와 함께 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 다른 실시예에서 2개보다 많거나 적은 세그먼트 커플러(214a, 214b)가 이용될 수 있다. 모듈식 벽(202, 204) 각각은 3개의 벽 세그먼트를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 다른 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204)의 일부 또는 전부는 2개의 벽 세그먼트, 4개의 벽 세그먼트, 5개의 벽 세그먼트 등과 같이 3개보다 많거나 적은 벽 세그먼트를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 벽 세그먼트는 모듈식 벽이 개별 벽 세그먼트로 추가로 분해될 수 있도록 세그먼트 커플러에 제거 가능하게 결합될 수 있다.

일 양태에서, 모듈식 벽(202, 204) 각각은 제1 외부 영역(216a, 216b), 제2 외부 영역(218a, 218b), 및 내부 영역(220a, 220b)을 정의할 수 있다. 제1 외부 영역(216a, 216b)은 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)에 노출되는 제1 벽 세그먼트(208a, 208b)의 영역에 의해 정의될 수 있다. 유사하게, 제2 외부 영역(218a, 218b)은 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)에 노출되는 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)의 영역에 의해 정의될 수 있다. 또한, 내부 영역(220a, 220b)은 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)에 대해 노출되고 직접 뷰 팩터(view factor)를 갖는 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 영역에 의해 정의될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 외부 영역(216a, 216b)과 제2 외부 영역(218a, 218b)은 크기가 실질적으로 유사할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 제1 외부 영역(216a, 216b)과 제2 외부 영역(218a, 218b)은 크기가 상이할 수 있다. 일 양태에서, 제1 외부 영역(216a, 216b) 및 제2 외부 영역(218a, 218b)은 제1 벽 세그먼트(208a, 208b) 및 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)에 대한 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 위치 설정에 기초하여 정의될 수 있다.

위에서 참조한 바와 같이, 모듈식 벽(202, 204)은 열원(206)을 둘러싸도록 상호 연결될 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202)은 제1 벽 세그먼트(208a) 및 제3 벽 세그먼트(212a)로부터 연장되는 제1 벽 커플러(222)를 포함할 수 있다. 또한, 모듈식 벽(204)은 제1 벽 세그먼트(208b) 및 제3 벽 세그먼트(212b)로부터 연장되는 제2 벽 커플러(224)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 제2 벽 커플러(224)는 모듈식 벽(202, 204)을 인터로킹할 뿐만 아니라 하우징 조립체(200)의 조립을 돕기 위해 제1 벽 커플러(222)와 맞물릴 수 있다. 다양한 실시예에서, 벽 커플러(222, 224)는 하우징 조립체(200)를 조립할 때 모듈식 벽(202, 204)을 함께 적절하게 정렬하기 위해 정렬 표면을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 벽 커플러(222, 224)는 모듈식 벽(202, 204)이 상호 연결되고 하우징 조립체(200)를 형성하게 하도록 모듈식 벽(202, 204) 사이의 포지티브 연결(예를 들어, 핀 정렬, 네스팅 블록, 스냅 피처, 래치 피처 등)을 이용할 수 있다. 벽 커플러(222, 224)는 모듈식 벽이 하우징 조립체(200)의 형상을 상호 연결하고 유지하게 할 뿐만 아니라, 모듈식 벽(202, 204)이 개별 모듈식 벽(202, 204)으로 분해되게 한다는 것을 이해하여야 한다. 다양한 실시예에서, 벽 커플러(224)는 모듈식 벽(204)을 모듈식 벽(202)에 유지하기 위해 벽 커플러(222)를 굴곡시키고 포획할 수 있는 가요성 커플러 아암을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204) 각각은 이에 제거 가능하게 결합된 수동 온도 제어 시스템(230)을 포함할 수 있다. 수동 온도 제어 시스템(230)은 열원(206)과 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217) 사이에서 열을 전달할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 더 상세히 설명한다. 몇몇 실시예에서, 선택된 수의 모듈식 벽(202, 204)만이 수동 온도 제어 시스템(230)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템(230)은 하나의 수동 온도 제어 시스템이 제거되고 상이한 수동 온도 제어 시스템(230)으로 교체될 수 있도록 모듈식 벽(202, 204) 및 열원(206)으로부터 독립적인 구성요소일 수 있다. 다양한 실시예에서, 수동 온도 제어 시스템(230)은 모듈식 벽(202, 204)의 차폐 재료가 열의 수집/분배를 위한 표면적으로서 작용할 뿐만 아니라 수동 온도 제어 시스템(230)에 대한 열, 방사성, 및 보호 장벽을 제공할 수 있도록 모듈식 벽(202, 204) 내에 매립될 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 벽(202, 204)은 하나 초과의 수동 온도 제어 시스템(230), 예컨대 2개 이상의 별개의 개별 수동 온도 제어 시스템을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 모듈식 벽의 각각의 벽 세그먼트는 그 자신의 수동 온도 제어 시스템을 포함할 수 있다.

일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템(230)은 복수의 히트 파이프(232)를 포함할 수 있다. 히트 파이프는 그 1차 위치(증발기 섹션)로부터 적어도 하나의 2차 위치(응축기 섹션)로 열을 전달하는 데 사용되는 기밀 밀봉된 2상 열 전달 구성요소이다. 히트 파이프는 작동 유체(예컨대 물, 액체 칼륨, 나트륨, 알칼리 금속, 메탄 등) 및 그 안에 배치된 심지를 더 포함한다. 작동 시, 작동 유체는 증발기 섹션에서 열을 흡수하여 기화할 수 있다. 기화 잠열을 운반하는 포화 증기는 히트 파이프의 단열 섹션을 통해 응축기 섹션으로 유동한다. 응축기 섹션에서, 증기는 액체 풀로 응축되어 그 잠열을 방출한다. 응축된 액체는 모세관 작용에 의해 심지를 통해 증발기 섹션으로 복귀된다. 증발기와 응축기 섹션 사이의 온도 구배가 유지되는 한 상 변화 프로세스와 2상 유동 순환이 계속된다. 비등 및 응축에 대한 열 전달 계수가 매우 높기 때문에, 히트 파이프는 매우 효과적인 열 전도체이다. 핵 용례에서 예시적인 히트 파이프는 미국 특허 제5,684,848호, 미국 특허 제6,768,781호, 및 미국 특허 출원 공개 제2016/0027536호, 미국 특허 출원 제16/853,270호, 미국 특허 출원 제16/853,345호, 및 미국 가특허 출원 제63/012,725호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.

일 양태에서, 히트 파이프(232) 각각은 모듈식 벽(202, 204) 상의 제1 위치로부터 모듈식 벽(202, 204) 상의 제2 위치로 연장될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도 3을 참조하면, 복수의 히트 파이프(232) 각각은 모듈식 벽(202, 204)에 결합될 수 있고, 그에 따라 히트 파이프(232) 각각은 제1 외부 영역(216a, 216b)으로부터 세그먼트 커플러(214a, 214b) 및 내부 영역(220a, 220b)을 통해 제2 외부 영역(218a, 218b)으로 연장된다. 복수의 히트 파이프(232)의 제1 단부 각각은 제1 부착 핀(234a, 234b)에서 제1 벽 세그먼트(208a, 208b)에 결합될 수 있고, 복수의 히트 파이프의 제2 단부는 제2 부착 핀(236a, 236b)에서 제2 벽 세그먼트(212a, 212b)에 결합될 수 있다.

일 양태에서, 히트 파이프(232) 각각은 내부 영역(220a, 220b)에 위치 설정된 중앙 증발기 섹션(238), 제1 외부 영역(216a, 216b)에 제1 응축기 섹션(240), 및 모듈식 벽(202, 204)의 제2 외부 영역(218a, 218b)에 제2 응축기 섹션(242)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 중앙 증발기 섹션(238)은 열원(206)의 평면에 있을 수 있고 열원(206)에 대한 직접 뷰 팩터를 가질 수 있다. 작동 시, 열원(206)으로부터 방출된 열은 히트 파이프(232)의 증발기 섹션(238)에서 작동 유체에 의해 흡수되어 증발할 수 있다. 기화 잠열을 운반하는 포화 증기는 모듈식 벽(202, 204)의 제1 외부 영역(216a, 216b) 또는 제2 외부 영역(218a, 218b)에서 각각 히트 파이프(232)의 제1 또는 제2 응축기 섹션(240, 242) 중 하나로 유동할 수 있다. 응축기 섹션(240, 242)에서, 증기는 액체 풀로 응축될 수 있으며 그 잠열을 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)으로 방출할 수 있다. 히트 파이프 내의 응축된 액체는 모세관 작용에 의해 히트 파이프(232)의 심지를 통해 증발기 섹션(238)으로 복귀될 수 있다. 상 변화 프로세스와 2상 유동 순환은 증발기 섹션(238)(하우징 조립체(200) 내의 열원(206)의 온도에 기초함)과 응축기 섹션(240, 242)(하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)의 온도에 기초함) 사이의 온도 구배가 유지되는 한 계속될 수 있다.

히트 파이프(232)의 설계는 다양한 심지 표면(홈형, 라이플형, 압출형, 스크린형 등)을 이용할 수 있다. 위에서 참조한 바와 같이, 히트 파이프(232)의 증발기 섹션(238)은 열원(206)에 대한 직접 뷰 팩터를 가질 수 있으며, 이는 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)으로부터 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)으로 열을 전달하는 히트 파이프(232) 능력을 증가시킬 수 있다. 일 양태에서, 히트 파이프(232)는 하우징 조립체(200)로부터의 열 제거를 위한 원동력 수단으로서 기능할 수 있으며, 이는 내부의 열원(206)으로부터 열 및 방사성 장벽을 제공하는 모듈식 벽(202, 204)에 일체형일 수 있다. 자연 대류에 의해 구동되는 시스템의 냉각 요구에 따라, 히트 파이프(232)의 증발기 섹션(238)에서 홈형, 라이플형, 압출, 또는 심지 설치를 이용하여 냉각 요구를 충족시킬 수 있다. 추가로, 자연 대류만으로 발생하는 제한된 열 전달량을 개선하기 위해, 히트 파이프(232)의 증발기 섹션(238)과 응축기 섹션(240, 242) 모두의 뷰 팩터와 표면적을 최대화하여 복사 열 전달을 통해 열유속의 양을 크게 증가시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, 이는 모듈식 벽(202, 204) 자체에 히트 파이프(232)를 매립하는 것에 의해, 히트 파이프(232)에 기계적으로 결합된 독립적인 수집/분배 판을 사용하는 것 등에 의해 달성될 수 있다.

위에서 제공된 하우징 조립체(200)는 열이 전달되는 소스(즉, 열원(206))에 기계적으로 결합될 필요 없이 많은 양의 열을 전달하는 능력을 제공하는 수동 온도 제어 시스템(230)을 제공한다. 이는 열 전달을 촉진하기 위해 강제 유동에 반대되는 복사 열 전달을 사용하여 달성된다. 시스템은 본질적으로 수동적이므로 능동 구성요소가 필요하지 않으며, 신뢰성을 증가시키고, 유지 보수를 최소화할 수 있다. 시스템의 지속적인 가용성은 마이크로 반응기 설계의 자체 조절 양태를 개선시킨다.

4개의 모듈식 벽(202, 204)이 도시되고 설명되어 있지만, 모듈식 벽과 벽 세그먼트의 임의의 개수 및 조합을 이용하여 열원(206)을 둘러싸고 완전히 캡슐화할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 이제 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 모듈식 루프 조립체(250)가 제공된다. 일 양태에서, 모듈식 루프 조립체(250)는 모듈식 벽(202, 204)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일 양태에서, 모듈식 루프 조립체(250)는 모듈식 벽(202, 204)과 함께 사용되어 하우징 조립체(200) 내에 열원(206)을 추가로 캡슐화할 수 있다. 일 양태에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 모듈식 루프 조립체(250)는 모듈식 벽(202, 204)에 제거 가능하게 결합되어 하우징 조립체(200) 내에 열원(206)을 추가로 캡슐화할 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 루프 조립체(250)로부터 하우징 조립체(200)의 반대쪽에 있는 모듈식 벽(202, 204)에 결합될 수 있는, 모듈식 루프 조립체(250)와 실질적으로 유사한 모듈식 베이스 조립체가 제공될 수 있다. 일 양태에서, 모듈식 벽(202, 204), 모듈식 루프 조립체(250), 및 모듈식 베이스 조립체는 내부에 열원(206)을 둘러싸도록 하우징 조립체(200)를 집합적으로 정의할 수 있다.

일 양태에서, 모듈식 루프 조립체(250) 및 모듈식 베이스 조립체는 각각 모듈식 루프 조립체(250) 및 모듈식 베이스 조립체를 모듈식 벽(202, 204)에 해제 가능하게 결합하기 위한 벽 커플러를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 벽 커플러는 벽 커플러(222, 224) 뿐만 아니라 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 다른 벽 커플러와 유사할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 벽 커플러는 모듈식 루프 조립체(250)와 모듈식 베이스 조립체를 모듈식 벽(202, 204)에 해제 가능하게 결합할 수 있는 임의의 적절한 커플러일 수 있다.

다양한 실시예에서, 모듈식 루프 조립체(250)는 제1 벽 세그먼트 조립체(252), 제2 벽 세그먼트 조립체(254), 및 제3 벽 세그먼트 조립체(256)를 포함할 수 있으며, 여기서 제2 벽 세그먼트 조립체(254)는 제1 벽 세그먼트 조립체(252)와 제3 벽 세그먼트 조립체(256) 중간에 위치 설정된다.

일 양태에서, 제1 벽 세그먼트 조립체(252)는 제1 벽 세그먼트(252a) 및 복수의 세그먼트 커플러(252c)에 의해 제1 벽 세그먼트(252a)에 결합된 제2 벽 세그먼트(252b)를 포함할 수 있다. 제1 벽 세그먼트(252a)는 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)에 노출된 외부 영역(260)을 정의할 수 있고, 제2 벽 세그먼트(252b)는 하우징 조립체(200) 내의 열원에 노출된 내부 영역(262)을 정의할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 벽 세그먼트 조립체(252)는 외부 영역(260)으로부터 내부 영역(262)으로 연장될 수 있고 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)과 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217) 사이에서 열을 전달하도록 기능할 수 있는 수동 온도 제어 시스템(264)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템(264)은 수동 온도 제어 시스템(230)과 같이 본 명세서에 설명된 다른 수동 온도 제어 시스템과 유사할 수 있다.

제1 벽 세그먼트 조립체(252)와 유사하게, 일 양태에서, 제3 벽 세그먼트 조립체(256)는 제1 벽 세그먼트(256a) 및 복수의 세그먼트 커플러(256c)에 의해 제1 벽 세그먼트(256a)에 결합된 제2 벽 세그먼트(256b)를 포함할 수 있다. 제1 벽 세그먼트(256a)는 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)에 노출된 외부 영역(266)을 정의할 수 있고, 제2 벽 세그먼트(256b)는 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)에 노출된 내부 영역(268)을 정의할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제3 벽 세그먼트 조립체(256)는 외부 영역(266)으로부터 내부 영역(268)으로 연장될 수 있고 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)과 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217) 사이에서 열을 전달하도록 기능할 수 있는 수동 온도 제어 시스템(270)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템(270)은 수동 온도 제어 시스템(230, 264)과 같이 본 명세서에 설명된 다른 수동 온도 제어 시스템과 유사할 수 있다.

다양한 실시예에서, 제2 벽 세그먼트 조립체(254)는 제1 벽 세그먼트(254a), 제2 벽 세그먼트(254b), 및 제3 벽 세그먼트(254c)를 포함할 수 있고, 여기서 제2 벽 세그먼트(254b)는 제1 벽 세그먼트(254a)와 제3 벽 세그먼트(254c) 중간에 위치 설정된다. 일 양태에서, 제1 벽 세그먼트(254a) 및 제3 벽 세그먼트(254c)는 복수의 세그먼트 커플러(254d)에 의해 제2 벽 세그먼트(254b)에 결합될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 벽 세그먼트 조립체(252) 및 제3 벽 세그먼트 조립체(256)는 복수의 세그먼트 커플러(254e)에 의해 제2 벽 세그먼트 조립체(254)에 결합될 수 있다. 제1 벽 세그먼트(254a) 및 제3 벽 세그먼트(254c)는 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)에 각각 노출된 제1 외부 영역(272) 및 제2 외부 영역(274)을 정의할 수 있고, 제2 벽 세그먼트(254b)는 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)에 노출된 내부 영역(276)을 정의할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제2 벽 세그먼트 조립체(254)는 제1 외부 영역(272)으로부터 내부 영역(276)을 통해 제2 외부 영역(274)으로 연장될 수 있고 하우징 조립체(200) 내의 열원(206)과 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217) 사이에서 열을 전달하도록 기능할 수 있는 수동 온도 제어 시스템(278)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템(278)은 수동 온도 제어 시스템(230, 264, 270)과 같이 본 명세서에 설명된 다른 수동 온도 제어 시스템과 유사할 수 있다.

전술한 바와 같이, 모듈식 루프 조립체(250)의 제1, 제2 및 제3 벽 세그먼트 조립체(252, 254, 256) 각각은 그 자체의 독립적인 수동 온도 제어 시스템(264, 270, 278)을 포함할 수 있다. 각각의 벽 세그먼트 조립체에 다수의 수동 온도 제어 시스템을 사용하면 열원(206)과 주위 환경(217) 사이에서 열을 전달하는 시스템 능력이 증가될 수 있다. 예를 들어, 모듈식 루프 조립체(250)는 4개의 외부 영역(260, 266, 272, 274)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 열이 하우징 조립체(200)를 둘러싸는 주위 환경(217)으로 분산될 수 있는 4개의 별개의 개별 위치를 제공할 수 있다. 4개의 외부 영역이 있는 3개의 세그먼트 조립체가 도시되고 설명되어 있지만, 다양한 다른 실시예에서, 모듈식 루프 조립체는 3개보다 많거나 적은 세그먼트 조립체와 4개보다 많거나 적은 외부 영역을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 모듈식 루프 조립체(250)의 수동 온도 제어 시스템(264, 270, 278)은 수동 온도 제어 시스템(230)과 같이 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 다른 수동 온도 제어 시스템과 유사할 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈식 베이스 조립체는 모듈식 루프 조립체(250) 및 모듈식 벽(202, 204)과 실질적으로 유사할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 모듈식 베이스 조립체는, 모듈식 베이스 조립체가 주위 환경(217)에 노출되지 않는 실시예에서 하나 이상의 수동 온도 제어 시스템을 포함하지 않을 수 있다.

이제, 도 7을 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 다른 하우징 조립체(300)가 제공된다. 다양한 실시예에서, 하우징 조립체(300)는 아래에서 본 명세서에 언급된 차이점을 제외하고는 하우징 조립체(200)와 실질적으로 유사할 수 있다(그 유사점을 설명하기 위해 도면에서 유사한 참조 번호가 이용될 것이다).

하우징 조립체(200)와 유사하게, 모듈식 벽(202, 204) 각각은 복수의 히트 파이프(332a, 332b)를 포함하는 수동 온도 제어 시스템(330)을 포함할 수 있다. 복수의 히트 파이프(332a, 332b)는 히트 파이프(332a)의 제1 그룹 및 히트 파이프(332b)의 제2 그룹을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(332a)의 제1 그룹은 제1 벽 세그먼트(208a, 208b)의 제1 핀(334a, 334b)에 결합되고, 제1 외부 영역(216a, 216b)으로부터 내부 영역(220a, 220b)으로 연장되며, 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 공통 핀(335a, 335b)의 제1 측면에 결합될 수 있다. 유사하게, 히트 파이프(332b)의 제2 그룹은 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)의 제2 핀(336a, 336b)에 결합되고, 제2 외부 영역(218a, 218b)으로부터 내부 영역(220a, 220b)으로 연장되며, 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 공통 핀(335a, 335b)의 제2 측면에 결합될 수 있다.

일 양태에서, 히트 파이프(332a)의 제1 그룹 및 히트 파이프(332b)의 제2 그룹으로부터의 히트 파이프 각각은 단일 증발기 섹션(338) 및 단일 응축기 섹션(340, 342)을 포함한다. 일 양태에서, 히트 파이프(332a)의 제1 그룹은 공통 핀(335a, 335b)의 제1 측면에 결합되고, 히트 파이프(332b)의 제2 그룹은 히트 파이프(332a, 332b)의 증발기 섹션(338)이 중첩되지 않도록 공통 핀(335a, 335b)의 제2 측면에 결합된다. 다시 말해서, 히트 파이프(332a)의 제1 그룹은 제2 외부 영역(218a, 218b)보다 제1 외부 영역(216a, 216b)에 더 가까운 위치에서 공통 핀(335a, 335b)에 결합된다. 유사하게, 히트 파이프(332b)의 제2 그룹은 제1 외부 영역(216a, 216b)보다 제2 외부 영역(218a, 218b)에 더 가까운 위치에서 공통 핀(335a, 335b)에 결합된다.

작동 시, 열원(206)으로부터 방출된 열은 히트 파이프(332a, 332b)의 제1 및 제2 그룹의 증발기 섹션(338)에서 작동 유체에 의해 흡수되어 증발할 수 있다. 기화 잠열을 운반하는 포화 증기는 모듈식 벽(202, 204)의 제1 외부 영역(216a, 216b) 또는 제2 외부 영역(218a, 218b)에서 히트 파이프(332a, 332b)의 각각의 응축기 섹션(340, 342)으로 유동할 수 있다. 응축기 섹션(340, 342)에서, 증기는 액체 풀로 응축될 수 있으며 그 잠열을 하우징 조립체(300)를 둘러싸는 주위 환경(217)으로 방출할 수 있다. 히트 파이프(332a, 332b) 내의 응축된 액체는 모세관 작용에 의해 히트 파이프(332a, 332b)의 심지를 통해 증발기 섹션(338)으로 복귀될 수 있다. 상 변화 프로세스와 2상 유동 순환은 증발기 섹션(338)(하우징 조립체(300) 내의 열원(206)의 온도에 기초함)과 응축기 섹션(340, 342)(하우징 조립체(300)를 둘러싸는 주위 환경(217)의 온도에 기초함) 사이의 온도 구배가 유지되는 한 계속될 수 있다.

독립적인 히트 파이프(332a, 332b)를 사용하면 히트 파이프(332a, 332b) 중 하나를 교체해야 할 경우 모듈식 벽(202, 204)에 대한 유지 보수가 더 쉬워진다. 예를 들어, 히트 파이프(332a)는 히트 파이프(332b)가 서비스 중인 동안 교체될 수 있으며, 이는 시스템의 열 출력을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 하나의 히트 파이프(332a)가 적절하게 기능을 중단하는 경우, 모듈식 벽(202, 204)의 일 측면만이 잠재적으로 열 성능의 감소를 경험할 것이다. 또한, 다양한 실시예에서, 위에 제공된 구성은 모듈식 벽(204)의 다른 측면보다 모듈식 벽(202, 204)의 일 측면에 더 많은 히트 파이프가 사용되게 한다.

이제, 도 8을 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 다른 하우징 조립체(400)가 제공된다. 다양한 실시예에서, 하우징 조립체(400)는 아래에서 본 명세서에 언급된 차이점을 제외하고는 하우징 조립체(200, 300)와 실질적으로 유사할 수 있다(그 유사점을 설명하기 위해 도면에서 유사한 참조 번호가 이용될 것이다).

하우징 조립체(200, 300)와 유사하게, 모듈식 벽(202, 204) 각각은 복수의 히트 파이프(432a, 432b)를 포함하는 수동 온도 제어 시스템(430)을 포함할 수 있다. 복수의 히트 파이프(432a, 432b)는 히트 파이프(432a)의 제1 그룹 및 히트 파이프(432b)의 제2 그룹을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(432a)의 제1 그룹은 제1 벽 세그먼트(208a, 208b)의 제1 핀(434a, 434b)에 결합되고, 제1 외부 영역(216a, 216b)으로부터 내부 영역(220a, 220b)으로 연장되며, 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 제2 핀(435a, 435b)에 결합될 수 있다. 유사하게, 히트 파이프(432b)의 제2 그룹은 제3 벽 세그먼트(212a, 212b)의 제3 핀(436a, 436b)에 결합되고, 제2 외부 영역(218a, 218b)으로부터 내부 영역(220a, 220b)으로 연장되며, 제2 벽 세그먼트(210a, 210b)의 제4 핀(437a, 437b)에 결합될 수 있다.

하우징 조립체(300)의 히트 파이프(332a, 332b)와 유사하게, 히트 파이프(432a)의 제1 그룹 및 히트 파이프(432b)의 제2 그룹으로부터의 히트 파이프 각각은 단일 증발기 섹션(438) 및 단일 응축기 섹션(440, 442)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 히트 파이프(432a)의 제1 그룹은 제2 핀(435a, 435b)에 결합되고, 히트 파이프(432b)의 제2 그룹은 히트 파이프(432a, 432b)의 증발기 섹션(438)이 중첩하도록 제4 핀(437a, 437b)에 결합된다. 다시 말해서, 히트 파이프(432a)의 제1 그룹은 제1 외부 영역(216a, 216b)보다 제2 외부 영역(218a, 218b)에 더 가까운 위치에서 제2 핀(435a, 435b)에 결합된다. 유사하게, 히트 파이프(432b)의 제2 그룹은 제2 외부 영역(218a, 218b)보다 제1 외부 영역(216a, 216b)에 더 가까운 위치에서 제4 핀(437a, 437b)에 결합된다.

작동 시, 열원(206)으로부터 방출된 열은 히트 파이프(432a, 432b)의 제1 및 제2 그룹의 증발기 섹션(438)에서 작동 유체에 의해 흡수되어 증발할 수 있다. 기화 잠열을 운반하는 포화 증기는 모듈식 벽(202, 204)의 제1 외부 영역(216a, 216b) 또는 제2 외부 영역(218a, 218b)에서 히트 파이프(432a, 432b)의 각각의 응축기 섹션(440, 442)으로 유동할 수 있다. 응축기 섹션(440, 442)에서, 증기는 액체 풀로 응축될 수 있으며 그 잠열을 하우징 조립체(400)를 둘러싸는 주위 환경(217)으로 방출할 수 있다. 히트 파이프(432a, 432b) 내의 응축된 액체는 모세관 작용에 의해 히트 파이프(432a, 432b)의 심지를 통해 증발기 섹션(438)으로 복귀될 수 있다. 상 변화 프로세스와 2상 유동 순환은 증발기 섹션(438)(하우징 조립체(400) 내의 열원(206)의 온도에 기초함)과 응축기 섹션(440, 442)(하우징 조립체(400)를 둘러싸는 주위 환경(217)의 온도에 기초함) 사이의 온도 구배가 유지되는 한 계속될 수 있다.

독립적인 히트 파이프(432a, 432b)를 사용하면 히트 파이프(432a, 432b) 중 하나를 교체해야 할 경우 모듈식 벽(202, 204)에 대한 유지 보수가 더 쉬워진다. 예를 들어, 히트 파이프(432a)는 히트 파이프(432b)가 서비스 중인 동안 교체될 수 있으며, 이는 시스템의 열 출력을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 하나의 히트 파이프(432a)가 적절하게 기능을 중단하는 경우, 모듈식 벽(202, 204)의 일 측면만이 잠재적으로 열 성능의 감소를 경험할 것이다. 또한, 다양한 실시예에서, 위에 제공된 구성은 모듈식 벽(204)의 다른 측면보다 모듈식 벽(202, 204)의 일 측면에 더 많은 히트 파이프가 사용되게 한다. 또한, 중첩되는 증발기 섹션(438)의 사용은 히트 파이프(432a, 432b)의 증발기 섹션(438)이 내부 영역(220a, 220b)에서 덮을 수 있는 표면적의 양을 증가시킴으로써 수동 온도 제어 시스템(430)의 열 성능을 증가시킬 수 있다. 일 양태에서, 히트 파이프(432a)는 증발기 섹션(438)이 내부 영역(220a, 220b)의 전체 길이에 걸쳐 있도록 제2 핀(435a, 435b)에 결합될 수 있다. 유사하게, 히트 파이프(432b)는 증발기 섹션(438)이 내부 영역(220a, 220b)의 전체 길이에 걸쳐 있도록 제4 핀(437a, 437b)에 결합될 수 있다.

이제, 도 9를 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 루프 열사이펀 시스템(500)이 제공된다. 일 양태에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 미국 가특허 출원 제63/018,539호에 설명된 루프 열사이펀과 유사한 특징을 가질 수 있으며, 이 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.

다양한 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 폐루프 시스템일 수 있고, 증발기 섹션(502), 증발기 섹션(502)에 유체 결합된 제1 응축기 섹션(504), 및 증발기 섹션(502)에 유체 결합된 제2 응축기 섹션(506)을 포함할 수 있다. 루프 열사이펀 시스템(500)은 증발 섹션(502)으로부터 응축기 섹션(504, 506)으로 붕괴열을 전달할 수 있는 작동 유체 또는 매체(예컨대, 물, 액체 칼륨, 나트륨, 알칼리 금속, 메탄 등)를 더 포함할 수 있다. 히트 파이프와 유사하게, 작동 시, 열원으로부터 방출된 열은 루프 열사이펀 시스템(500)의 증발기 섹션(502)에서 작동 유체에 의해 흡수될 수 있다. 기화 잠열을 운반하는 포화 증기는 상부 유로(508, 510)를 통해 응축기 섹션(504, 506)으로 유동할 수 있다. 응축기 섹션(504, 506)에서, 증기는 액체 풀로 응축될 수 있으며 주위 환경에 그 잠열을 방출할 수 있다. 이어서, 응축기 섹션(504, 506)의 응축된 액체는 하부 유로(512, 514)를 통해 증발기 섹션(502)으로 복귀될 수 있다. 일 양태에서, 하부 유로(512, 514)는 응축기 섹션(504, 506)으로부터 증발기 섹션(502)으로 다시 열을 전달하기 위한 심지를 포함할 수 있다. 상 변화 프로세스와 2상 유동 순환은 증발기 섹션(502)과 응축기 섹션(504, 506) 사이의 온도 구배가 유지되는 한 계속될 수 있다. 히트 파이프와 유사하게, 루프 열사이펀 시스템(500)은 본질적으로 수동일 수 있다. 다양한 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 히트 파이프와 실질적으로 유사한 이점을 제공할 수 있다.

다양한 실시예에서, 하우징 조립체(200, 300, 400)는 히트 파이프 대신에 또는 그에 추가하여 루프 열사이펀 시스템(500)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 본 명세서의 다른 곳에 개시된 수동 온도 제어 시스템은 루프 열사이펀 시스템(500)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 루프 열사이펀 시스템(500)의 증발기 섹션(502)은 하우징 조립체의 내부 영역에 위치 설정될 수 있고, 제1 응축기 섹션(504)은 하우징 조립체의 제1 외부 영역에 위치 설정될 수 있으며, 제2 응축기 섹션(506)은 하우징 조립체의 제2 외부 영역에 위치 설정될 수 있다. 루프 열사이펀 시스템(500)은, 열이 내부 영역의 증발기 섹션(502)에 의해 흡수될 수 있고 기화된 작동 유체가(상부 유로(508, 510)를 통해) 응축기 섹션(504, 506)으로 이동하여 주위 환경(217)으로 잠열을 방출할 수 있다는 점에서 히트 파이프와 실질적으로 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 일 양태에서, 루프 열사이펀 시스템(500) 구성은 (증발기 섹션(502)의 증발된 증기가 상부 유로(508, 510)를 통해 상향 유동할 수 있도록) 적절하게 기능하기 위해 특정 배향(수직 배향)이 확립되는 것을 요구할 수 있다. 다양한 실시예에서, 증발기 섹션(502)은 도 9에 도시된 바와 같이 응축기 섹션(504, 506)을 향해 수직으로 라우팅될 수 있다.

일 양태에서, 응축기 섹션(504, 506)과 주위 환경(217) 사이의 열 전달이 증가될 수 있다. 다양한 실시예에서, 응축기 섹션(504, 506)의 표면적은 주위 환경(217)과 응축기 섹션(504, 506) 사이의 열 전달을 증가시키기 위해 증가될 수 있다. 다양한 실시예에서, 응축기 섹션(504, 506)은 응축기 섹션(504, 506)으로부터 주위 환경(217)으로 전달되는 열의 양을 증가시킬 수 있는 핀형 열 교환기를 포함할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 설계의 효능을 개선하기 위해, 응축기 섹션(504, 506) 위로 공기를 통과시키는 원동력 수단 또는 연무 증발이 시스템으로부터의 열 제거를 증가시키기 위해 이용될 수 있다.

루프 열사이펀 시스템(500)은 단일 증발기 섹션(502) 및 2개의 응축기 섹션(504, 506)을 예시하지만, 다양한 다른 루프 열사이펀 시스템(500)이 본 개시내용에 의해 구상된다. 일 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 각각 하우징 조립체의 외부 영역에 있는 독립적인 증발기 섹션을 이끄는 내부 영역에 2개의 별개의 개별 증발기 섹션(502)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 다양성을 위해 증발기 튜브를 모듈식 벽의 대향 측면에 있는 대향 응축기로 대체하는 전술한 실시예의 변형을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 증발기 섹션(502)을 단일 응축기 섹션으로 라우팅하는 것을 포함할 수 있으며, 단일 응축기 섹션은 모듈식 벽의 외부 영역 중 하나와 같이 하우징 조립체 상의 임의의 적절한 위치에 위치 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 루프 열사이펀 시스템(500)은 증발기 섹션(502)을 위한 개별 튜브 대신에 증발기 챔버를 포함할 수 있다.

이제, 도 10을 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 모듈식 벽(202) 및 열원(206)이 제공된다. 일 양태에서, 모듈식 벽(202) 및 열원(206)은 본 명세서에 개시된 다른 모듈식 벽 및 열원과 유사할 수 있다. 일 양태에서, 열원(206)으로부터 수동 온도 제어 시스템(230)의 증발기 섹션(238)으로 방출되는 열의 양은 지향되고 증폭될 수 있다. 다양한 실시예에서, 반사체는 열원(206)과 증발기 섹션(238) 중간에 위치 설정될 수 있다.

일 양태에서, 반사체는 반사 부분(602)과 그 반대쪽의 절연 부분(604)을 포함하는 포물선형 반사체(600)를 포함할 수 있다. 포물선형 반사체(600)는 열원으로부터 방출된 열을 증발기 섹션(238)을 향해 재지향시키고 증폭시킬 수 있으며, 이는 수동 온도 제어 시스템(230)을 통해 하우징 조립체 내부로부터 열을 제거하는 시스템 능력을 증가시킬 수 있다. 일 양태에서, 반사체는 반사 부분(612)과 그 반대쪽의 절연 부분(614)을 포함하는 플레이트 반사체(610)를 포함할 수 있다. 플레이트 반사체(610)는 열원으로부터의 열을 증발기 섹션(238)을 향해 재지향시키고 증폭시킬 수 있으며, 이는 수동 온도 제어 시스템(230)을 통해 하우징 조립체 내부로부터 열을 제거하는 시스템 능력을 증가시킬 수 있다. 반사체의 사용은 열원(206)으로부터 열원의 직접 뷰 팩터 외부에 있는 증발기 섹션(238)으로 방출되는 열의 양을 증가시킬 수 있다. 반사체는 증발기 섹션(238)에 달리 도달하지 않았을 수 있는 열을 증발기 섹션(238)을 향해 재지향시킬 수 있다. 일 양태에서, 반사체 상의 절연 부분의 사용은 반사체를 통해 발생하는 열 손실을 완화할 수 있다.

이제, 도 11을 참조하면, 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 하우징 조립체를 조립하기 위한 방법(700)이 제공된다. 일 양태에서, 방법(700)은 열이 제거될 열원(206)과 같은 열원을 제공하는 단계(702)를 포함할 수 있다. 방법(700)은 복수의 모듈식 벽을 제공하는 단계(704)를 더 포함할 수 있다. 일 양태에서, 모듈식 벽은 모듈식 벽(202, 204), 모듈식 루프 조립체(250), 모듈식 베이스 조립체, 또는 열원 둘레에 하우징 조립체를 정의하기 위해 본 명세서의 다른 곳에 설명된 임의의 다른 적절한 모듈식 벽 또는 세그먼트일 수 있다. 방법(700)은 수동 온도 제어 시스템을 모듈식 벽에 결합하는 단계(706)를 더 포함할 수 있다. 일 양태에서, 수동 온도 제어 시스템은, 예로서 히트 파이프(232, 332a, 332b, 432a, 432b) 또는 루프 열사이펀 시스템(500)과 같은 본 명세서에 개시된 수동 온도 제어 시스템(230, 330, 430)과 같은 임의의 수동 온도 제어 시스템을 포함할 수 있다. 방법(700)은 열원 둘레의 복수의 모듈식 벽을 상호 연결하는 단계(708)를 더 포함할 수 있다. 일 양태에서, 복수의 모듈식 벽을 상호 연결하는 단계는 열원이 내부에 위치 설정되는 하우징 조립체를 정의하기 위해 벽 커플러를 사용하여 모듈식 벽을 상호 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(700)은 본 명세서의 다른 곳에 설명된 바와 같이 수동 온도 제어 시스템을 이용하여 열원으로부터 열을 수동적으로 제거하는 단계(710)를 더 포함할 수 있다.

위에서 제공된 개시는 열복사를 이용하여 마이크로 반응기에 존재하는 더 높은 열 제거를 달성하기 위한 개선된 방법을 제공하며, 이는 공기의 자연 대류를 통한 공기 제거 시 크게 개선된다. 본 발명이 필요한 레벨을 충족하려면, 열 전달에 대한 증가된 뷰 팩터 뿐만 아니라 열 전달 표면적을 최대화하는 것이 이 설계에 필수적이다. 히트 파이프 및/또는 루프 열사이펀의 증발기 및 응축기 영역에 대한 설계의 실시예에는 이러한 영역을 차폐 재료에 매립하는 것도 포함한다. 따라서, 차폐 재료는 열 수집/분배를 위한 표면적으로서 작용할 뿐만 아니라 열, 방사성, 및 보호 장벽을 제공한다.

위에서 제공된 수동 온도 제어 시스템은 하우징 조립체 내부로부터 하우징 조립체를 둘러싸는 주위 환경으로 열을 전달하는 문맥에서 설명되었지만, 수동 온도 제어 시스템은 반대 방식으로 기능할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 다시 말해서, 수동 온도 제어 시스템은 하우징 조립체를 둘러싸는 주위 환경으로부터 하우징 조립체 내부로 열을 전달할 수 있다. 수동 온도 제어 시스템 내의 열 유동은 하우징 조립체 내부와 하우징 조립체를 둘러싸는 주위 환경 사이의 온도 차이에 따라 달라질 수 있다. 주위 환경의 온도가 하우징 조립체 내부의 온도보다 높은 경우, 히트 파이프 및 루프 열사이펀의 응축기 섹션은 증발기 섹션으로서 작용할 수 있고 히트 파이프의 증발기 섹션은 열이 하우징 조립체로 전달되도록 응축기 섹션으로서 작용할 수 있다.

히트 파이프는 모듈식 벽을 따라 연장되는 동안 수평 배향으로 배열되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 예시적인 실시예에서, 히트 파이프는 각진 배향과 같은 모듈식 벽을 따른 다른 배향을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 예로서 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이 벽 세그먼트가 수평 배향 대신에 수직 배향으로 배열되는 실시예에서 히트 파이프는 수직 배향으로 배열될 수 있다. 또한, 히트 파이프는 모듈식 벽의 설치 공간 내에 위치 설정되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 예시적인 실시예에서, 히트 파이프는 모듈식 벽의 설치 공간을 넘어 연장되어 히트 파이프가 하우징 조립체 내부로부터 하우징 조립체를 둘러싸는 주위 환경으로 열을 방출할 수 있는 뷰 팩터 및 표면적을 더 포함할 수 있다.

본 발명이 선적 컨테이너 용례에 특정되지 않지만, 모듈식 벽 설계의 일 실시예는 도 12에 예시된 바와 같이 선적 컨테이너 내에 끼워지도록 크기 설정되고 운반 및 설치 용이성을 위한 키트로서 제공된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 모듈식 벽에는 하우징 조립체가 이용되는 용례에 따라 다양한 수동 온도 제어 시스템이 제공될 수 있다. 도 12에 예시된 키트는 모듈식 벽(202, 204)을 예시하지만, 키트는 열원 둘레에 하우징 조립체를 정의하는 데 필요한 임의의 적절한 수의 모듈식 벽 및 벽 세그먼트를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 키트는, 모듈식 벽 각각에 대한 수동 온도 제어 시스템과 함께, 모듈식 측벽, 모듈식 루프 조립체, 및 모듈식 베이스 조립체를 포함할 수 있다. 키트는 또한 벽 세그먼트, 벽 커플러, 수동 온도 제어 시스템의 구성요소 등과 같은 모듈식 벽의 구성요소가 손상된 경우 교체 구성요소를 포함할 수 있다.

위에서 제공된 개시는 수동 자연 대류 냉각 경로에 비교하여 증가된 열 제거량을 제공한다. 히트 파이프 및/또는 루프 열사이펀의 도움으로 자연 대류를 이용하면 냉각 유효성이 크게 개선된다. 일 양태에서, 위에서 제공된 개시는 마이크로 반응기의 수동 냉각을 위해 현재 존재하는 열 장벽 중 일부를 제거하고 마이크로 반응기가 갖는 높은 열유속을 수용하기 위해 뷰 팩터를 증가시킨다. 일체형 수동 냉각 방법을 갖는 모듈식 벽의 구현예는 또한 보호 구조, 열 장벽, 및 방사성 장벽을 제공한다. 이는 마이크로 반응기가 필요로 하는 필수 냉각 및 보호를 제공하는 데 필요한 구성요소의 수를 단순화/감소시킨다.

수동 온도 제어 시스템은 열이 전달되는 소스에 기계적으로 결합하여 열 제거가 달성될 수 있도록 설계된다. 자연 대류에 추가하여 히트 파이프 및/또는 열사이펀 시스템의 자체 조절 열 전달 능력은 마이크로 반응기 설계의 신뢰성을 증가시킨다.

모듈식 벽에 냉각 방법을 통합하면 시스템의 조작 및 설치가 용이해진다. 모듈식 벽의 인터로킹 특징은 하우징 조립체의 정밀한 조립을 가능하게 한다. 본 명세서의 다른 곳에서 참조된 바와 같이, 위에서 제공되는 개시는 열을 주위 환경으로 또는 주위 환경으로부터 수동적으로 전달하는 것으로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 열원 또는 냉원 둘레에 하우징 조립체를 허용한다. 수동 온도 제어 시스템은 본질적으로 수동적이지만, 능동 구성요소(예를 들어, 팬, 송풍기, 물 미스트 등)가 시스템의 효율을 개선시킬 수 있는 다른 실시예가 구상된다.

본 명세서에 설명된 주제의 다양한 양태는 다음의 예에 기재된다.

예 1 - 반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체로서, 하우징 조립체는 복수의 모듈식 벽과 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 복수의 모듈식 측벽은 반응기를 둘러싸도록 구성된다. 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽을 포함한다. 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 결합된다. 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

예 2 - 예 1에 있어서, 제1 모듈식 벽은 하우징 조립체 둘레의 영역에 노출된 제1 외부 영역, 하우징 조립체 둘레의 영역에 노출된 제2 외부 영역, 및 반응기에 노출된 내부 영역을 포함하고, 내부 영역은 제1 외부 영역과 제2 외부 영역 중간에 위치 설정되는, 하우징 조립체.

예 3 - 예 1 또는 2에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 복수의 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.

예 4 - 예 3에 있어서, 복수의 히트 파이프는 제1 외부 영역으로부터 제2 외부 영역으로 연장되도록 구성된 제1 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.

예 5 - 예 3에 있어서, 복수의 히트 파이프는 제1 외부 영역으로부터 내부 영역의 제1 위치로 연장되도록 구성된 제1 히트 파이프, 및 제2 외부 영역으로부터 내부 영역의 제2 위치로 연장되도록 구성된 제2 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.

예 6 - 예 5에 있어서, 제1 위치는 제2 외부 영역보다 제1 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되고, 제2 위치는 제1 외부 영역보다 제2 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되는, 하우징 조립체.

예 7 - 예 6에 있어서, 제1 위치는 제1 외부 영역보다 제2 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되고, 제2 위치는 제2 외부 영역보다 제1 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되는, 하우징 조립체.

예 8 - 예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 루프 열사이펀 시스템을 포함하는, 하우징 조립체.

예 9 - 예 8에 있어서, 루프 열사이펀 시스템은, 제1 외부 영역에 위치 설정된 제1 외부 열 교환 섹션, 내부 영역에 위치 설정된 제1 내부 열 교환 섹션으로서, 제1 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 제1 내부 열 교환 섹션, 제2 외부 영역에 위치 설정되는 제2 외부 열 교환 섹션, 및 내부 영역에 위치 설정되는 제2 내부 열 교환 섹션을 포함하고, 제2 내부 열 교환 섹션은 제2 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 하우징 조립체.

예 10 - 예 8에 있어서, 루프 열사이펀 시스템은, 제1 외부 영역에 위치 설정된 제1 외부 열 교환 섹션, 제2 외부 영역에 위치 설정된 제2 외부 열 교환 섹션, 및 내부 영역에 위치 설정된 공통 내부 열 교환 섹션을 포함하고, 공통 내부 열 교환 섹션은 제1 외부 열 교환 섹션 및 제2 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 하우징 조립체.

예 11 - 예 2 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 반응기와 내부 영역 사이에 열을 지향하도록 구성된 반사체를 더 포함하는, 하우징 조립체.

예 12 - 예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽에 제거 가능하게 결합되도록 구성된 제2 모듈식 벽을 더 포함하는, 하우징 조립체.

예 13 - 예 12에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 수동 온도 제어 시스템이고, 제2 모듈식 벽은 제2 모듈식 벽에 결합된 제2 수동 온도 제어 시스템을 포함하며, 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.

예 14 - 예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 복수의 모듈식 벽은 열 및 방사성 차폐부를 제공하도록 구성되는, 하우징 조립체.

예 15 - 예 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 매립되는, 하우징 조립체.

예 16 - 반응기를 수용하기 위한 키트로서, 키트는, 복수의 모듈식 벽, 제1 수동 온도 제어 시스템, 및 제2 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 복수의 모듈식 벽은 반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성된다. 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽과, 제1 모듈식 벽에 제거 가능하게 결합하도록 구성된 제2 모듈식 벽을 포함한다. 제1 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 결합된다. 제1 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다. 제2 수동 온도 제어 시스템은 제2 모듈식 벽에 결합된다. 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

예 17 - 예 16에 있어서, 제1 수동 온도 제어 시스템은 복수의 히트 파이프를 포함하는, 키트.

예 18 - 예 16에 있어서, 제1 수동 온도 제어 시스템은 루프 열사이펀 시스템을 포함하는, 키트.

예 19 - 반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체로서, 하우징 조립체는 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 모듈식 베이스 조립체, 및 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 또는 모듈식 베이스 조립체 중 하나에 결합된 수동 온도 제어 시스템을 포함한다. 모듈식 측벽 조립체는 복수의 해제 가능하게 연결 가능한 모듈식 측벽을 포함한다. 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 및 모듈식 베이스 조립체는 반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성된다. 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성된다.

예 20 - 예 19에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 수동 온도 제어 시스템을 포함하고, 하우징 조립체는 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 또는 모듈식 베이스 조립체 중 하나에 결합된 제2 수동 온도 제어 시스템을 더 포함하고, 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.

전술한 개시로부터 자명한 바와 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 전술한 개시 전반에 걸쳐, "처리", "연산", "계산", "결정", "표시" 등과 같은 용어를 사용하는 설명은, 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내에 물리적(전자적) 양으로 표현된 데이터를 조작하고 컴퓨터 시스템의 메모리 또는 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 디바이스 내에 물리적 양으로 유사하게 표현된 다른 데이터로 변환하는 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및 프로세스를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

하나 이상의 구성요소는 본 명세서에서 "~하도록 구성된", "~하도록 구성 가능한", "~하도록 작동 가능한/작동하는", "적응된/적응 가능한", "~할 수 있는", "하도록 순응 가능한/순응된" 등으로 지칭될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 문맥에서 달리 요구하지 않는 한 "~하도록 구성된"이 일반적으로 활성 상태 구성요소 및/또는 비활성 상태 구성요소 및/또는 대기 상태 구성요소를 포함할 수 있음을 인식할 것이다.

본 기술 분야의 숙련자는 일반적으로 본 명세서, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에 사용된 용어가 일반적으로 "개방형" 용어로 의도됨을 인식할 것이다(예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖는"이라는 용어는 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하며, "포함한다"라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는다" 등으로 해석되어야 함). 특정 수의 도입된 청구범위 인용이 의도된 경우, 이러한 의도는 청구범위에 명시적으로 인용될 것이며, 이러한 인용이 없을 경우 이러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 본 기술 분야의 숙련자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구범위에는 청구항 인용을 소개하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 소개 문구의 사용이 포함될 수 있다. 그러나, 이러한 문구의 사용은, 동일한 청구항이 소개 문구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"와 "a" 또는 "an"과 같은 부정 관사를 포함하는 경우라도(예를 들어, "a" 및/또는 "an"은 통상적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함), 부정 관사 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 인용의 도입은 그러한 도입된 청구항 인용을 포함하는 임의의 특정 청구항을 단하나의 그러한 인용을 포함하는 청구항으로 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되고; 청구항 인용을 도입하는 데 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 도입된 청구항 인용의 특정 수가 명시적으로 인용되더라도, 본 기술 분야의 숙련자는, 이러한 인용이 통상적으로 적어도 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어 없이 "2개의 인용"의 맨 인용(bare recitation)은 통상적으로 적어도 2개의 인용 또는 2개 이상의 인용을 의미함). 더욱이, "A, B 및 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 관습이 사용되는 그러한 경우에서, 일반적으로 그러한 구조는 본 기술 분야의 숙련자가 그 관습을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들면, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 갖는 등의 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). "A, B 또는 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 관습이 사용되는 그러한 경우에서, 일반적으로 그러한 구조는 본 기술 분야의 숙련자가 그 관습을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들면, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 갖는 등의 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). 또한, 2 이상의 대안의 용어를 제공하는 통상적으로 이접 단어 및/또는 문구는, 상세한 설명, 청구항 또는 도면에 있든지 간에, 문맥이 달리 지시하지 않는 한 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나, 또는 양자 모두의 용어를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되야 함이 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 통상적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.

첨부된 청구범위와 관련하여, 본 기술 분야의 숙련자는 그 안에 인용된 작업이 일반적으로 임의의 순서로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다양한 동작 흐름도가 시퀀스(들)로 제시되지만, 다양한 동작은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나 동시에 수행될 수 있음을 이해하여야 한다. 이러한 대안 순서의 예는 문맥이 달리 지시하지 않는 한 중첩, 인터리빙, 중단, 재정렬, 증분, 준비, 보충, 동시, 역전 또는 기타 변형 순서를 포함할 수 있다. 더욱이, "~에 응답하는", "~에 관련된" 또는 기타 과거형 형용사와 같은 용어는 문맥에서 달리 지시하지 않는 한 일반적으로 이러한 변형을 배제하도록 의도되지 않는다.

"하나의 양태", "일 양태", "일 예시", "하나의 예시" 등에 대한 임의의 언급은 해당 양태와 관련하여 설명된 특정 피처, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 양태에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서 전체에 걸쳐 다양한 위치에서 "하나의 양태에서", "일 양태에서", "예시에서," 및 "하나의 예시에서"라는 문구의 출현이 모두 동일한 양태를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 피처, 구조 또는 특성은 하나 이상의 양태에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

본 명세서에서 언급되고 및/또는 임의의 출원 데이터 시트에 나열된 임의의 특허 출원, 특허, 비특허 간행물 또는 기타 공개 자료는 통합된 자료가 본 문서와 일치하지 않는 범위에서 참조로 본 명세서에 포함된다. 이와 같이, 그리고 필요한 정도로, 본 명세서에 명시적으로 기재된 바와 같은 본 개시내용은 본 명세서에 참조로 통합된 임의의 상충되는 자료를 대체한다. 본 명세서에 참조로 통합된다고 하지만 본 명세서에 기재된 기존의 정의, 진술, 또는 기타 공개 자료와 상충되는 임의의 자료 또는 그 일부는 통합된 자료와 기존의 공개 자료 간에 상충이 발생하지 않는 정도로만 통합된다.

"구비한다"(및 "구비한다" 및 "구비하는"과 같은 구비한다의 임의의 형태), "갖다"(및 "가지다" 및 "갖는"과 같은 갖다의 임의의 형태), "포함한다"(및 "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 포함한다의 임의의 형태) 및 "함유한다"(및 "함유한다" 및 "함유하는"과 같은 함유한다의 임의의 형태)라는 용어는 개방형 연결 동사이다. 결과적으로, 하나 이상의 요소를 "구비하는", "갖는", "포함하는" 또는 "함유하는" 시스템은 하나 이상의 요소를 소유하지만 이러한 하나 이상의 요소만 소유하는 것으로 제한되지 않는다. 마찬가지로, 하나 이상의 피처를 "구비하는", "갖는", "포함하는" 또는 "함유하는" 시스템, 디바이스 또는 장치의 요소는 하나 이상의 피처를 소유하지만, 이러한 하나 이상의 피처만 소유하는 것으로 제한되지 않는다.

달리 명시되지 않는 한, 본 개시내용에서 사용된 용어 "실질적으로", "약" 또는 "대략"은 본 기술 분야의 숙련자에 의해 결정된 특정 값에 대한 허용 가능한 오차를 의미하며, 이는 값이 측정되거나 결정되는 방법에 부분적으로 의존한다. 특정 실시예에서, 용어 "실질적으로", "약" 또는 "대략"은 1, 2, 3 또는 4 표준 편차 이내를 의미한다. 특정 실시예에서, 용어 "실질적으로", "약" 또는 "대략"은 주어진 값 또는 범위의 50%, 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 또는 0.05% 이내를 의미한다.

요약하면, 본 명세서에서 설명된 개념을 채용함으로써 생기는 수많은 이점이 설명되었다. 하나 이상의 형태에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 개시된 정확한 형태를 철저하게 하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 위의 교시에 비추어 수정 또는 변형이 가능하다. 원리 및 실제 용례를 예시하기 위해 하나 이상의 형태가 선택되고 설명되며, 이에 의해 본 기술 분야의 숙련자가 고려되는 특정 용도에 적절한 다양한 형태 및 다양한 변형을 이용할 수 있게 한다. 여기에 제출된 청구범위는 전체 범위를 한정하도록 의도된다.

Claims

반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체이며,
반응기를 둘러싸도록 구성된 복수의 모듈식 벽으로서, 제1 모듈식 벽을 포함하는, 복수의 모듈식 벽; 및
제1 모듈식 벽에 결합된 수동 온도 제어 시스템을 포함하고, 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.
제1항에 있어서, 제1 모듈식 벽은:
하우징 조립체 둘레의 영역에 노출된 제1 외부 영역;
하우징 조립체 둘레의 영역에 노출된 제2 외부 영역; 및
반응기에 노출된 내부 영역을 포함하고, 내부 영역은 제1 외부 영역과 제2 외부 영역 중간에 위치 설정되는, 하우징 조립체.
제2항에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 복수의 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.
제3항에 있어서, 복수의 히트 파이프는 제1 외부 영역으로부터 제2 외부 영역으로 연장되도록 구성된 제1 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.
제3항에 있어서, 복수의 히트 파이프는:
제1 외부 영역으로부터 내부 영역의 제1 위치로 연장되도록 구성된 제1 히트 파이프; 및
제2 외부 영역으로부터 내부 영역의 제2 위치로 연장되도록 구성된 제2 히트 파이프를 포함하는, 하우징 조립체.
제5항에 있어서,
제1 위치는 제2 외부 영역보다 제1 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되고;
제2 위치는 제1 외부 영역보다 제2 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되는, 하우징 조립체.
제6항에 있어서,
제1 위치는 제1 외부 영역보다 제2 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되고;
제2 위치는 제2 외부 영역보다 제1 외부 영역에 더 가깝게 위치 설정되는, 하우징 조립체.
제2항에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 루프 열사이펀 시스템을 포함하는, 하우징 조립체.
제8항에 있어서, 루프 열사이펀 시스템은:
제1 외부 영역에 위치 설정된 제1 외부 열 교환 섹션;
내부 영역에 위치 설정된 제1 내부 열 교환 섹션으로서, 제1 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 제1 내부 열 교환 섹션;
제2 외부 영역에 위치 설정된 제2 외부 열 교환 섹션; 및
내부 영역에 위치 설정된 제2 내부 열 교환 섹션을 포함하고, 제2 내부 열 교환 섹션은 제2 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 하우징 조립체.
제8항에 있어서, 루프 열사이펀 시스템은:
제1 외부 영역에 위치 설정된 제1 외부 열 교환 섹션;
제2 외부 영역에 위치 설정된 제2 외부 열 교환 섹션; 및
내부 영역에 위치 설정된 공통 내부 열 교환 섹션을 포함하고, 공통 내부 열 교환 섹션은 제1 외부 열 교환 섹션 및 제2 외부 열 교환 섹션과 열 연통하는, 하우징 조립체.
제2항에 있어서, 반응기와 내부 영역 사이에 열을 지향하도록 구성된 반사체를 더 포함하는, 하우징 조립체.
제1항에 있어서, 복수의 모듈식 벽은 제1 모듈식 벽에 제거 가능하게 결합되도록 구성된 제2 모듈식 벽을 더 포함하는, 하우징 조립체.
제12항에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 수동 온도 제어 시스템이고, 제2 모듈식 벽은 제2 모듈식 벽에 결합된 제2 수동 온도 제어 시스템을 포함하며, 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.
제1항에 있어서, 복수의 모듈식 벽은 열 및 방사성 차폐부를 제공하도록 구성되는, 하우징 조립체.
제1항에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 모듈식 벽에 매립되는, 하우징 조립체.
반응기를 수용하기 위한 키트이며,
반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성된 복수의 모듈식 벽으로서, 제1 모듈식 벽과, 제1 모듈식 벽에 제거 가능하게 결합하도록 구성된 제2 모듈식 벽을 포함하는, 복수의 모듈식 벽;
제1 모듈식 벽에 결합된 제1 수동 온도 제어 시스템으로서, 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 제1 수동 온도 제어 시스템; 및
제2 모듈식 벽에 결합된 제2 수동 온도 제어 시스템을 포함하고, 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 상호 연결된 모듈식 벽을 둘러싸는 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 키트.
제16항에 있어서, 제1 수동 온도 제어 시스템은 복수의 히트 파이프를 포함하는, 키트.
제16항에 있어서, 제1 수동 온도 제어 시스템은 루프 열사이펀 시스템을 포함하는, 키트.
반응기를 수용하도록 구성된 하우징 조립체이며,
복수의 해제 가능하게 연결 가능한 모듈식 측벽을 포함하는 모듈식 측벽 조립체;
모듈식 루프 조립체;
모듈식 베이스 조립체로서, 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 및 모듈식 베이스 조립체는 반응기를 상호 연결하고 둘러싸도록 구성되는, 모듈식 베이스 조립체; 및
모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 또는 모듈식 베이스 조립체 중 하나에 결합된 수동 온도 제어 시스템을 포함하고, 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.
제19항에 있어서, 수동 온도 제어 시스템은 제1 수동 온도 제어 시스템을 포함하고, 하우징 조립체는 모듈식 측벽 조립체, 모듈식 루프 조립체, 또는 모듈식 베이스 조립체 중 하나에 결합된 제2 수동 온도 제어 시스템을 더 포함하고, 제2 수동 온도 제어 시스템은 반응기와 하우징 조립체 둘레의 영역 사이에 열을 전달하도록 구성되는, 하우징 조립체.