MX2012014524A

MX2012014524A - Metodo para inducir reacciones quimicas.

Info

Publication number: MX2012014524A
Application number: MX2012014524A
Authority: MX
Inventors: Curtis A Birnbach; William H Joyce; Mark L Manewitz
Original assignee: Advanced Fusion Systems Llc
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-29
Also published as: IL223049A0; NZ603618A; WO2012003490A1; US20120152722A1; ES2625692T3; DK2588430T3; IL223049A; EP2588430A1; HUE034585T2; EP2588430B1; BR112012033684A2; EP2588430A4; JP6066905B2; WO2012003490A9; CA2799645C; PL2588430T3; CA2799645A1; KR101731668B1; AU2011274383B2; AU2011274383A1

Abstract

Se describe un método para inducir reacciones químicas al usar radiación por rayos X que comprende la generación de un volumen de irradiación dentro de la parte interior de un recipiente de reacción al introducirse radiación por rayos X en el volumen, donde se introducen dos o más reactivos. Con respecto a los dos o más reactivos y cualquier reactivo o reactivos intermedios posteriormente formados, el grado de materiales áridos inertes al cual los reactivos anteriores deben ionizarse a cualquier grado, se controla selectivamente, y el nivel promedio de ionización en el volumen de irradiación, del parcial al total, de esa porción de reactivos anteriores que debe ionizarse, se controla selectivamente a través del control de la fluencia y energía de la radiación por rayos X, para inducir así a que ocurran reacciones selectivas de reactivos en el volumen de irradiación. Los uno o más reactivos pueden suministrarse a través de una tubería de doble pared que contiene protección contra rayos X para evitar su irradiación prematura antes de que éstos contaminen el volumen de irradiación.

Description

MÉTODO PARA INDUCIR REACCIONES QUÍMICAS REMISIÓN A SOLICITUDES RELACIONADAS ¦ · Esta solicitud reivindica prioridad · a la Solicitud ' Provisional de EE.-UU. Núm. 61·, 360,789, presentada el 1 de julio de 2010, cuya descripción se incorpora aquí por referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se. relaciona con un método para inducir reacciones químicas que utilizan radiación intensa por rayos X al romper las uniones moleculares existentes de una pluralidad de reactivos químicos y controlando la recombinación o las recombinaciones de los iones resultantes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se reconoce ampliamente que muchos métodos de inducir reacciones químicas son energéticamente ."ineficaces" o en algunos casos son incapaces de formar un compuesto químico deseado. Los procesos químicos comunes forman estados reactivos por el uso de diversas combinaciones de presión positiva (positivo- o negativo), temperatura y movimiento. El objetivo de esto es romper selectivamente las uniones moleculares y permitir que productos químicos se recombinen en estructuras moleculares diferentes y preferentes. Estos métodos son predominantemente el uso de una o más de lo siguiente : . 1. Condiciones térmicas controladas; es decir calentar, enfriar, o ambas, 2. Presión controlada mayor o menos a la presión atmosférica ambiental, 3. Atmósferas controladas, y 4. Catálisis.

Sin embargo, en muchos casos, estas condiciones de proceso tienen consecuencias indeseables. Estos procesos también pueden ser energéticamente ineficaces.

En consecuencia, se desearía poder eliminar o reducir la cantidad de uno o ambos componentes de presión y temperatura de regímenes de procesamiento químicos como un medio para reducir gastos de capital y aumentar la eficacia para inducir reacciones químicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un ejemplo preferido, un método para inducir reacciones químicas al usar radiación por rayos X comprende la generación de un volumen de irradiación dentro de la parte interior de un recipiente de reacción al introducirse radiación por rayos X en el volumen. Dos o más reactivos se introducen en el volumen de irradiación. Con respecto a los dos o más reactivos y cualquier reactivo o reactivos intermedios posteriormente formados, el grado de materiales áridos inertes al cual los reactivos anteriores deben ionizarse a cualquier grado se controla selectivamente, y el nivel promedio de ionización en el volumen de irradiación, del parcial al total, de esa porción de reactivos anteriores que debe ionizarse se controla selectivamente, a través del control de la fluencia y energía de la radiación por rayos X, para inducir así reacciones selectivas de reactivos a ocurrir en el volumen de irradiación.

Beneficiosamente, el método anterior elimina o reduce la cantidad de o de ambos de los componentes de la presión y temperatura de regímenes de procesamiento químicos para reducir gastos de capital y eficacia de aumento de inducir reacciones químicas.

En un ejemplo preferido de otro aspecto de la invención, una unidad de tubería protegida contra rayos X puede usarse para introducir uno o más reactivos en un recipiente de procesamiento de reacción que tiene un volumen principal. El conjunto de tuberías incluye el trayecto protegido de unos rayos X principales y una pluralidad de trayectos de inyector protegidos contra rayos X que se extienden hacia afuera del trayecto protegido principal. El trayecto protegido principal incluye una tubería interna rodeada por una tubería externa; y un material de escudo protector intermedio contenido en un volumen entre la tubería interna y la tubería externa, para el escudo protector uno o más reactivos distintos contra la radiación por rayos X antes de una etapa de la irradiación de rayos X del contenido del volumen principal, donde un reactivo de materia prima reacciona con uno o más reactivos distintos en el volumen principal. Cada trayecto del inyector protegido comprende un inserto de la abertura del inyector que tiene una abertura para el suministro de uno o más reactivos distintos en el volumen principal y está conectado herméticamente entre las tuberías internas y externas, que respectivamente se proveen de aberturas que permiten que algunos uno o más reactivos distintos fluyan de la tubería interna a través de la tubería del inyector y en el volumen principal .

Beneficiosamente, la unidad de tubería protegida contra rayos X anterior evita la irradiación prematura del reactivo, antes de inyectarse en el volumen principal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características y ventajas adicionales de la invención se harán evidentes al leer la descripción detallada junto con las figuras que siguen, en donde los números de referencia equivalentes se refieren a partes similares: La Figura 1 es una vista esquemática simplificada, parcialmente en la forma de bloque, de un sistema para llevar a la práctica un ejemplo del método reivindicado en un modo de procesamiento continuo, · con vías de pasó eléctricas omitidas para su claridad, y con características opcionales mostradas con líneas fantasma.

La Figura 2 es una sección transversal de un Procesador Químico . Inductor de Reacción (RCP) , que se muestra esquemáticamente, incluyendo vías de paso eléctricas, como un componente del sistema de la Figura 1, y se obtiene en las flechas . marcadas como la Figura 2 en la Figura 3.

La Figura 3 es una vista del extremo del lado de la entrada del Procesador Químico que induce la Reacción (RCP) , de la Figura 2.

La Figura 4A es una sección en perspectiva de un conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación 24 de Figuras 1-3.

La Figura 4B es una sección transversal de la tubería del inyector protegida de la radiación de la Figura 4A considerado en la Figura marcada de las flechas 4B en la Figura 4A.

La Figura 4C es similar a la Figura 4B, pero omite aberturas de inyección 26 y material de escudo protector 61 en la Figura 4B.

La Figura 4D es un vista desde arriba de un inserto de la abertura del inyector 26 de Figuras 4A y 4B.

La Figura 4E es una sección transversal del inserto de la abertura del inyector 26 de la Figura 4D considerado en las flechas marcaron la Figura 4E en la Figura 4D.

La Figura 4F es una vista transversal de un conjunto de tuberías del inyector de la pared individual ejemplificante con aberturas.

La Figura. 5 es un diagrama de coordinación de rayos X y pulsos de inyección del reactivo.

La Figura 6 es la vista lateral fragmentaria, parcialmente en la sección transversal, del Procesador Químico que induce la Reacción (RCP) de la Figura 2 donde los conjuntos de tuberías protegidos de la radiación rectos 24 son sustituidos con tuberías del inyector protegidas de la radiación en espiral configuradas 71.

La Figura 7 es similar a la Figura 1, pero incluye un bucle de reinyección del flujo de salida adicional.

La Figura 8 es una vista esquemática simplificada, parcialmente en forma de bloque, de un Procesador Químico alternativo que induce la Reacción (RCP) para usarlo en un modo de procesamiento por lotes, con vías de paso eléctricas omitidas para la claridad.

La Figura 9 es una vista en perspectiva ' simplificada de un Procesador Químico Inductor de Reacción (RCP) con una modificación de potenciación de la energía.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la presente, se describe un método general para inducir reacciones químicas al usar una fuente de rayos X intensa, pulsada como fuente de rayos X usada en el Irradiador de rayos X de Alta velocidad (a continuación, "FXI") descrito en número de la Publicación de patente US 2009/0285362 Al, fechado el 19 de noviembre de 2009 y en WO 2009/140697 Al,, fechado el 19 de noviembre de 2009 (a continuación, "publicación de patente FXI"). La publicación de patente FXI se incorpora aquí en su totalidad por referencia. En . el contexto de generar rayos X, la palabra "pulso" implica un episodio del período · de tiempo predeterminado, por lo común menor que un segundo. En un ejemplo, implicando la ionización total de reactivos, la fuente de rayos X pulsada forma un ambiente reactivo al disociar todas las uniones moleculares en un flujo del influente del material para reaccionarse al usar elevados rayos X de la energía hasta 1.2 MeV en la energía. Esto hace que el material se haga muy ionizado. A través de la introducción de productos químicos del reactivo en el ambiente reactivo, las reacciones deseables selectivamente se causan con el material ionizado. La ionización del material para reaccionarse al usar elevados rayos X de la energía puede implicar la ionización total o parcial del material.

El término "ionizar" usado como durante toda la especificación incluye la ionización "total" así como la ionización "parcial". Ionización "la de total" del término implica la eliminación de todos los electrones de un átomo o molécula, mientras que la ionización "de parcial" del término se refiere a la eliminación de menos que todos los electrones de un átomo o molécula.

Los productos químicos del reactivo pueden agregarse o antes de la entrada en el volumen de irradiación o pueden introducirse dentro del propio volumen de irradiación. Un uso para el método reivindicado debe solucionar el problema de metales en descargas del desecho industrial al convertirlos a compuestos inofensivos. Como un ejemplo, una materia prima que contiene el cromo de hexavalente puede reaccionarse con el oxigeno para formar el dióxido de cromo, que es inerte y precipitaría de la solución.

RCP 11 en la Figura 1 incluye el medio para adicionar productos químicos en un volumen de irradiación 18 como conjuntos de tuberías del inyector 24 para reaccionar los materiales presentes en que región del dispositivo. Estos productos químicos pueden ser gaseosos, líquido, plasma o sólido en la forma cuando introducido en el área de reacción. La atención tiene que concernir a la solubilidad, de estos compuestos, como será rutinario a un experto con conocimientos básicos en la química.

CP 11 requiere un suministro de energía de la alta tensión 38 que puede manejar el condensador cargar para suministrar el cátodo 46, que es un fregadero actual masivo, y esto proporciona una corriente de carga a un nivel suficiente para lograr la velocidad de repetición deseada del RCP 11. Por lo tanto, un suministro de energía 38 debe tener un, medio de almacenamiento de energía del condensador de baja inductancia grande y un pulso medio de modelado, y debe ser capaz de producir un voltaje de funcionamiento requerido, que puede abarcar hasta aproximadamente 1.22 millones de voltios. Los suministros de energía adecuados serán evidentes a aquellos de la habilidad común en la técnica, de las publicaciones como la publicación FXI. El término "aproximadamente" usado como en la especificación tiene en cuenta desviaciones experimentales secundarias como será entendido por un experto con conocimientos básicos en la • técnica .

Un objetivo adicional del método reivindicado se extiende más allá del- tipo de solicitudes de nueva mediación contempladas por la publicación FXI arriba citada, y en la esfera de la fabricación química primaria.' Así, el método reivindicado puede usarse para elaborar diversos compuestos químicos. Beneficiosamente, el uso de radiación por rayos X para formar un estado reactivo es más energía eficiente en muchos procesos que procesos existentes.

Los rayos X en 1.22 energía de MeV están en un valor máximo preferido, donde 1.22 MeV son aproximadamente 1.22 millones de electrovoltios . El término "aproximadamente" tiene en cuenta desviaciones experimentales secundarias como será entendido por un experto con conocimientos básicos en la técnica. Si energía sustancialmente superior gue el valor se usa, específicamente anteriormente 1.22 MeV, es probable gue el material que se irradia se haga permanentemente radiactivo. Esto es indeseable en mayoría de los casos a menos que uno trate específicamente de formar materiales radiactivos. Los valores menores pueden exitosamente usarse. El 1.22 valor de MeV es sustancialmente más elevado que la energía' de unión máxima, que es 115.6KeV en caso del Uranio, el elemento de origen natural con el peso atómico más elevado .

En un ejemplo, el método reivindicado también puede utilizarse combinan o transmutan elementos transuránicos al usar rayos X con una energía sustancialmente en exceso a 1.22 MeV.

En cuanto a Figura 1, un sistema 10 poderse usar para realizar un método ejemplificante al inducir reacciones químicas al usar · radiación por rayos X. El sistema 10 incluye un Procesador Químico que induce la Reacción (RCP) 11 con un generador de rayos X 12. El generador de rayos X 12 genera electrones 14 que pasan a través por una sección de la pared de una tubería interna 16, generando rayos X intensos 17 que forman un volumen de irradiación 18 que se ubica dentro de la tubería 16. La tubería interna 16 a veces se refiere a a continuación como un "recipiente de reacción". En la modalidad ilustrada, tanto el generador de rayos X 12 como los rayos X 17 posteriormente, generado por la interacción entre los electrones y la pared de la tubería 16 rodean el volumen de irradiación 18 dentro de la tubería 16.

El sistema 10 introduce dos o más reactivos en el volumen de irradiación 18, incluyendo un reactivo de materia • prima 20 y uno o más reactivos distintos, que se numeran 22a y 22b (mostrado como cajas rotas), aunque el número de otros reactivos no se limite con dos. En un ejemplo que implica ionización total de reactivos, sistema 10 usos los rayos X mencionados 17 para ionizar todos los reactivos y cualquier reactivo o reactivos intermedios posteriormente formados en el volumen de irradiación 18, inducir así reacciones selectivas a ocurrir.

Preferentemente, el sistema 10 y otros sistemas que emplean la invención reivindicada poseen la capacidad de controlar selectivamente el nivel de la ionización dentro del volumen de irradiación 18, del parcial al total, del reactivo de materia prima 20, otro reactivo o reactivos tal como 22a y 22b y cualquier reactivo o reactivos intermedios posteriormente formados, a través del control de la fluencia y energía de rayos de rayos X 17, inducir así "reacciones selectivas a ocurrir en el volumen ' de irradiación. Las consideraciones del tamaño para el RCP 11 se describen a continuación .

Como se utiliza aquí, todos los productos químicos que incluyen una materia prima se refieren como "reactivos". Una "materia prima" es el predominante o producto químico inicial o reactivo, que se alimenta en un volumen de irradiación como es comúnmente entendido por expertos con conocimientos básicos en la técnica. Los términos "materia prima" y "reactivo de materia prima" son términos intercambiables y son sinónimos. El término "reactivo" también implica la inclusión de solventes no reactivos, diluyentes o portadores, etc., como es acostumbrado en la técnica. Los uno o más catalizadores 127 (Figura 1) pueden preferentemente implicarse en la promoción de las reacciones.

La protección contra la radiación de las superficies externas de RCP 1 se ha omitido para la claridad en · la Figura 1. La necesidad del escudo protector será evidente al experto común en la técnica y se describe más detalladamente a continuación. El único componente protegido de la radiación mostrado en la Figura 1 es un conjunto de tuberías del inyector protegido 24, que se describe detalladamente a continuación .

Irradiación concurrente y mezcla de reactivos En el orden para permiten para la irradiación concurrente y mezclado, sistema que 10 de la Figura 1 incorporan el hardware necesario para llevar a cabo la inyección y operaciones de mezclado.

En la Figura 1, al menos un conjunto de tuberías de inyección protegido de la radiación 24 se muestra, con un pequeño diámetro con relación al diámetro interior del RCP 11. El conjunto de tuberías 24 se instala preferentemente al usar un proceso de soldadura continua donde el conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación pasa a través por una pared lateral de la tubería interior 16 en la región de la sección 28 de la entrada. El conjunto de tuberías 24 se fija posteriormente luego en una pared interior del RCP 11 preferentemente al usar la soldadura del punto; sin embargo, las alternativas a la soldadura del punto serán evidentes a aquellos de la habilidad común en la técnica. Este conjunto de tuberías de inyección 24 se perfora y contiene una pluralidad de aberturas a lo largo de su longitud.

El objetivo de las aberturas en el conjunto de tuberías de inyección 24 es efectuar la inyección de un material del reactivo en el flujo de la materia prima que fluye a través de RCP cilindrico 11. Hay una tapa lateral 66b (Figura 2) que se protege para cerrar el extremo de la tubería del inyector para forzar los reactivos inyectados en una distribución preferida a través del volumen de irradiación 18 para la inyección en la reacción. Uno o más la radiación protegió conjuntos de tuberías del inyector 24 se ponen a través de la pared de la sección 28 de la entrada inmediatamente antes del volumen de irradiación 18. Si hay más de un conjuntos de tuberías del inyector protegidos de la radiación 24, éstos pueden conectarse conjuntamente fuera del sistema por un distribuidor (no se muestra) .

El conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación 24 puede alimentarse con reactivos a- partir de un extremo como se muestra en la Figura 1, donde caso las tuberías de inyección de la unidad 24 ingresan en el RCP 11 en aguas arriba mostradas a la izquierda; o, las tuberías del inyector de la unidad 24 pueden alimentarse a partir de ambos extremos (no- se muestra) para efectuar una velocidad de inyección más elevada que es posible a un extremo individual el sistema alimentado debido a pérdidas de la presión estáticas dentro de las tuberías de inyección. Si las tuberías del inyector de la unidad 24 se alimentan a partir de ambos extremos, es necesario monitorizar fluyen del reactivo 22a a través de todas las entradas a las tuberías de la unidad 24, preferentemente por un flujómetro 30a, para asegurar la cuantificación exacta de los reactivos 22a que se inyectan en el volumen de irradiación 18.

Las aberturas del conjunto de tuberías del inyector 24 preferentemente se orientan para producir la cantidad máxima de la mezcla turbulenta en el volumen de irradiación 18. Hay muchas orientaciones aceptables para estas aberturas. La opción de orientación se determina mediante el reactivo específico que se inyecta y la materia prima específica 20 que se inyecta en. Se desea para tener el conjunto de tuberías del inyector 24 físicamente ubicado de modo que el proceso de inyección comience río arriba del volumen de irradiación 18 a fin de proporcionar la mezcla correcta de productos químicos en el inicio de la irradiación. La distribución de aberturas de inyección puede adaptarse para tener una velocidad más elevada de la inyección hacia el lado de la entrada del volumen de irradiación 18 y un número que disminuye de aberturas adicionalmente abajo el volumen.

Premezclado de reactivos antes de irradiación El premezclado de reactivos 20 y 22b, a la vez antes de la introducción en el volumen de irradiación 18, es apropiado cuando estos reactivos no reaccionan normalmente mutuamente, a menos que éstos se ionicen como ocurriría en el volumen de irradiación 18 o se someten a alguna o toda de temperatura n'o estándar, presión y condiciones catalíticas. Este enfoque permite a un más simple y coste inferior RCP 11 a consecuencia de la eliminación del conjunto de tuberías protegido de la radiación 24.

En casos donde se desea para mezclar los reactivos 20 y 22b, una válvula mezcladora 32b se utiliza combinan los reactivos en una proporción apropiada, como será fácilmente evidente a un experto con conocimientos básicos. La proporción instantánea se determina mediante el uso de datos de flujómetros 30b y 30c, que se alimenta a la computadora anfitrión 34 donde se compara a condiciones de proceso deseadas programadas por el operador del sistema. La computadora anfitrión 34 lleva a cabo un cálculo en estos datos, que son usados luego para generar una señal de salida en la linea de control 36b para controlar la válvula mezcladora 32b.

Cualquier molécula proporcionada de los reactivos individuales · 20 , 22a o 22b, o su producto combinado que forma el flujo de salida 40, se irradiará más que una vez durante la vía a través del RCP 11. En cuanto al producto combinado que forma el flujo de salida 40, no es deletéreo a la química del producto combinado que puede irradiarse más que una vez o durante un largo periodo del tiempo.

Un experto con ' conocimientos básicos en la técnica valorará fácilmente que tanto la mezcla concurrente como el premezclado pueden ventajosamente usado con el RCP 11 cuando las circunstancias requieren.

Sistema de control basado en la retroalimentación Como es el caso con la mayor parte de reacciones de proceso químicas, es esencial que la proporción apropiada entre. el reactivo de materia prima 20 y otro reactivo (s) 22a y 22b mantenerse. Si un medio dinámico de controlar la proporción de mezcla se desea, es preferible incluir un sistema de control basado en la retroalimentación que proporciona al menos dos funciones: 1. Cuantificación de cantidad exacta de materia prima y reactivo (s) , y 2. Medio de controlar la proporción de mezcla entre la materia prima y el reactivo (s).

Un nivel adicional del control del proceso puede implementarse por la cuantificación- de la química de la salida de proceso. Esta etapa asegura que el flujo de salida 40, mostrado en la Figura 1, tiene la química deseada y no tiene compuesto indeseable presente A fin de asegurar la cuantificación de la cantidad exacta del reactivo de materia prima 20 y cualquier otro reactivo () 22a y 22b, los métodos de la instrumentación como el uso de metros del flujo de masas, que son los flujómetros más exactos, y convencionales como los mostrados en la Figura 1 como flujómetros 30a-30d, se usan. Las salidas de estos flujómetros 30a-30d como se indica por flechas se alimentan a la computadora anfitrión 34, que analiza los datos y determina si la proporción de mezcla es correcta. Si no, la computadora anfitrión genera señales de salida en líneas de control 36a y 36b que puede ser proporcional al nivel del desequilibrio de la proporción, y que controlan válvulas mezcladoras 32a y 32b para lograr la proporción de mezcla correcta.

Hay un flujómetro 30a para el reactivo 22a, un flujometro 30b para el reactivo 22b, un flujometro 30c para el reactivo de materia prima 20 y un flujometro 30d que mide el flujo de salida 40. Cada uno de los flujómetros incluye una válvula asociada tal como 32a y 32b, mostrado en la Figura 1, por ejemplo. Sin embargo, el flujometro 30d como se muestra en la Figura 1, que mide el flujo de salida, no tiene que incluir una válvula.

Los flujómetros 30a-30d tienen capacidad de proporcionarse los datos dinámicos para permiten para el ajuste del proceso en tiempo real, para cumplir con los requisitos de cambiar dinámicamente velocidades de flujo de los reactivos 20, 22a y 22b.

Algunas reacciones tienen el potencial para producir subproductos indeseables si la proporción de mezcla anterior no es correcta. Ya que estos subproductos pueden ser tóxicos, explosivo, o peligrosos de otros modos, una modalidad preferida del método reivindicado incluye un medio para la cuantificación de la salida para determinar si se ha formado algún subproducto indeseable. El medio preferido de llevar a cabo esta cuantificación es por el uso de un sensor químico 42, como espectroscopio o cromatógrafo . Muchos forman de instrumentos espectrográficos o cromatográficos puede usarse con el método reivindicado. El método preferido es el uso de un espectroscopio de masas para generar un análisis químico lleno que incluye la demostración de la cantidad del subproducto (s) indeseable presente. Estos datos de análisis químicos se usan por la computadora anfitrión 34 además de los datos de flujómetros 30a-30d como se describe anteriormente, para ajustar .más exactamente el equilibrio de la proporción del reactivo de materia prima 20 al otro reactivo (s) 22a y 22b. Como será rutinario a aquellos de la habilidad común en la técnica, otros métodos en tiempo real o variaciones en .el sistema de la retroalimentación, para determinar que puede usarse la química del flujo de salida 40.

Las ventajas de la versión anterior del sistema de control basado en la retroalimentación, incluyendo el sensor químico 42, incluyen una capacidad redundante de controlar la reacción. Este enfoque se debilita las señales de corrección descubrieron en líneas de control 36a y 36b minimizando cualquier posible sobreoscilacion en la proporción de mezcla, así asequrando una química consistente y continua del flujo de salida 40. Además, el sistema de control debe evitar sobreoscilaciones generadas por el control por el bucle en señales de control en líneas de control 36a y 36b para evitar la liberación potencialmente catastrófica de subproductos no deseados .

Física básica del método reivindicado En cuanto a la Figura 1, el proceso básico de Reactive Chemical Processor (RCP) 11 comprende la ionización total o parcial de todo o parte del reactivo de materia prima 20, y todos otros reactivos 22a y 22b, seguido de la recombinación de la mezcla resultante de la clase atómica en sus estados de la energía más bajos. La mezcla resultante de la clase atómica produce un flujo de salida 40. En cuanto a la Figura 1, en el RCP 11, el proceso químico reactivo incluye la ionización total o parcial todo o parte del reactivo de materia prima 20 y los otros productos químicos del reactivo 22a y 22b, por ejemplo.

Al ser expuesto a la radiación, si la ionización "total" ocurre, todas las uniones moleculares de los productos químicos del reactivo se rompen, y todos los átomos constitutivos totalmente ionizados, debidos a la energía de los fotones que son preferentemente y sustancialmente más elevados que la energía de las uniones moleculares en cualquier elemento en la tabla periódica. En este ejemplo, los átomos libres son totalmente o parcialmente ionizados por este proceso de la irradiación. El elemento con el número atómico de origen natural más elevado, es el Uranio, con una energía de unión máxima de 115.6 KeV. Al usar rayos X con energías hasta un millón de electrovoltios (MeV) , cualquier colisión romperá cualquier unión, reduciendo la energía del fotón de rayos X por una cantidad correspondiente a la energía requerida romper una unión. Como la energía del fotón de rayos X resultante es sustancialmente más elevada que la energía de cualquier unión atómica o molecular de elementos de origen natural, todavía habrá una grande cantidad de energía disponible para actividades secundarias que rompen la unión. El RCP 11 (Figura 1) tiene capacidad de producir haces de rayos X de cientos de miles de la fluencia de amperios, así asegurando una cantidad abundante de fotones para la actividad que rompe la unión. Esta corriente del haz extraordinaria es debido al cátodo específico usado en el método reivindicado, . como está descrito en la Patente de EE.UU. No.. 4, 670, 894 por el inventor de la presente. Una vez en un estado ionizado, los componentes elementales ¦ recombinarán en las moléculas estatales por la energía más bajas, como se determina mediante la mezcla de elementos presentes en este momento. Ya que hay aproximadamente 6.24 x 1018 electrones en un amperio, un pulso individual del RCP 11 podría introducir en exceso a 1023 fotones de rayos X en el volumen de irradiación de una forma muy uniforme y dispersada .

Cuando los electrones inciden sobre el ánodo, éstos forman una región de la radiación por rayos X Bremsstrahlung. Bremsstrahlung es alemán para "frenar la radiación" y se forma cuando electrones con un potencial en exceso a aproximadamente 23 kilovoltios repentinamente se detienen o deceleraron, en este caso al incidir sobre el ánodo. Allí también son una gran cantidad de electrones secundarios presentes en el volumen de irradiación. El volumen hueco interno del ánodo del RCP 11, referido a aquí como el "volumen de irradiación 18," contiene.- los reactivos para reaccionarse .

Los fotones Bremsstrahlung inciden sobre átomos del material en el volumen interno del ánodo o volumen de irradiación, y, a consecuencia del que están en la energía considerablemente más elevada que el potencial de ionización de la K-coraza del átomo, éstos ionizan todos los átomos presentes. En algunos casos, la ionización total se lleva a cabo. En otros casos, donde tan se desea, la ionización "parcial" puede controlablemente inducirse. No sólo hace el primer ataque de un átomo por una ionización de la causa del fotón de rayos X, pero por consiguiente los fotones liberados que chocan con átomos todavía ionizados también causan la ionización mientras que su nivel de la energía es suficiente. La cascada de la repoblación de electrones resultante causa la liberación de fotones ya que se llena cada coraza de electrones del átomo. El exceso de electrones se asegura de que este proceso ocurre muy rápidamente. Como la energía del fotón es sustancialmente más elevada que la energía de enlace de la K-coraza, el proceso anterior se repite.

El fotón de rayos X emite una cantidad precisa de la energía, que permite la determinación del número de posibles episodios de ionización debido a un fotón de rayos X Bremsstrahlung individual. Pueden haber muchos episodios de ionización, hasta que finalmente la energía del fotón sea demasiado baja para efectuar la ionización total, donde la ionización "parcial" puede bastar en ciertas reacciones químicas. Otra posible secuencia de episodios es que el fotón choca con la superficie interna de la pared del ánodo. Si el fotón de rayos X tiene la energía suficiente, esta colisión también dará como resultado la liberación de Bremsstrahlung y electrones secundarios. Si Bremsstrahlung o el electrón secundario son de la energía más elevada que la energía de enlace de la K-coraza del átomo en el volumen de irradiación con el cual éstos chocan, dan un total la ionización ocurrirá .

Estos procesos pueden seguir hasta las gotas de la energía del fotón de Bremsstrahlung a un valor debajo que ya no puede ionizar átomos en el ánodo volumen interno. La energía del fotón puede caerse a tan sólo 1.8 eV y todavía entrar en vigor si el átomo con el cual choca es hidrógeno.

Ionización parcial En algunas circunstancias, no es deseable ionizar totalmente los reactivos de materia prima y otros reactivos y la ionización parcial puede emplearse para provocan como respuesta ciertas reacciones específicas al usar el método ya mencionado. La ionización parcial por la solicitud selectiva de la radiación por rayos X de una fluencia conocida y energía puede usarse, por la solicitud de las enseñanzas de este método, para bajar o elevar los pesos moleculares, y controlablemente ajustar las longitudes, de las cadenas moleculares, por la opción apropiada de fluencia del haz de rayos X y energía, conectada con consideraciones para volumen de irradiación y volumen de descarga como será evidente al experto con conocimientos básicos en estas técnicas.

Según los requerimientos del proceso deseado, un experto con conocimientos básicos puede inducir selectivamente la ionización "parcial" o "total" de los reactivos de materia prima y uno o más reactivos distintos. En algunas reacciones químicas, puede ser' adecuado permitir sólo la ionización "parcial". En otras reacciones, la ionización "total" puede requerirse.

El método reivindicado también permite la polimerización parcial de los reactivos. Esto puede desearse para permitir el control del grado de polimerización al iniciar la polimerización al usar el método reivindicado y luego al terminar la polimerización al controlar selectivamente el voltaje, corriente y características del pulso de la forma de onda para lograr la energía de la radiografía deseada espectral y flujo. Así, el método reivindicado permite un mayor nivel del control en el proceso de la polimerización parcial que métodos previamente conocidos.

La polimerización parcial puede particularmente desearse en solicitudes donde la mayor viscosidad se desea, tal como con agentes de recubrimiento. En un ejemplo, los monómeros reactivos pueden combinarse para formar un producto final resultante, donde una porción del producto final se polimeriza, mientras otras porciones permanecen no polimerizadas .

Reducción de peso molecular El método reivindicado proporciona un medio de reducir el peso molecular de polímeros por la irradiación, principalmente con rayos X de la fuente de rayos X pulsada. Los ejemplos de esto incluyen el uso del método reivindicado de tratar las moléculas de hidrocarburo presentes en el chapopote lija para reducir su peso molecular vía escisión de la cadena. La disminución en el peso molecular, y por lo tanto la longitud de la cadena molecular, reducen la viscosidad y permiten mejoras enormes de la facilidad de separaciones. El método reivindicado puede utilizarse preferiblemente a, o ambos, inyectar reactivos o colocar catalizadores en el volumen de irradiación 18, que determinará el punto de la escisión de una cadena molecular o conferirá otras características deseables al producto final. No es necesario reducir uniformemente el peso molecular que las fracciones ya que de bajo peso molecular tienden a plastificar y las fracciones de elevado peso molecular restantes rigidizan el polímero. La combinación anterior de propiedades que surgen a consecuencia de la distribución de pesos moleculares es favorable y mejora la calidad del producto final resultante.

La- irradiación de rayos X selectiva usa la naturaleza aleatoria de una reacción de la escisión de la cadena a fin de producir un amplio intervalo de pesos moleculares de un grupo de polímeros que comprenden cadenas moleculares con el tamaño similar. Este ensanchamiento del intervalo de peso molecular aumenta la facilidad de procesar los polímeros en productos terminados al mantener la mayor parte de sus propiedades físicas deseables. Un ejemplo del valor de usar la capacidad del método reivindicado de reducir el peso molecular está en expandir el intervalo dé catalizadores útiles usados para producir polímeros. Muchos catalizadores que se desean para su velocidad de polimerización y alta eficacia no son útiles porque éstos no pueden controlarse y producir polímeros que son demasiado elevados en el peso . molecular a fin de ser útiles. Un tratamiento subsecuente por la irradiación con el método reivindicado u otra fuente de la irradiación de fluencia comparable y energía puede reducir el peso molecular al nivel deseado.

El método poderse usar parcialmente para ionizar los reactivos, reducir por último el peso molecular de los reactivos o a controlablemente aumentan la longitud/peso molecular de los reactivos. En un ejemplo, dos reactivos pueden parcialmente ionizarse de modo que éstos recombinen para formar un producto final resultante con un peso molecular inferior que el peso molecular combinado de los reactivos. Alternativamente, dos reactivos parcialmente se ionizan de modo que éstos recombinen para formar un producto final resultante con una longitud/peso molecular controlablemente más elevada que uno de los reactivos o que una combinación de los reactivos. En esta conexión, los reactivos nuevamente se refieren a un reactivo de materia prima y uno o más reactivos distintos.

El método reivindicado puede ser usado ventajosamente selectivamente para reducir el peso molecular de uno o más sustancias químicas, temporalmente, como una etapa intermedia, o permanentemente.

Por ejemplo, el petróleo puede tener una elevada densidad molecular. Es la práctica común para calentar continuamente el petróleo a fin de bajar su viscosidad, que es un medio costoso e ineficaz de reducir la viscosidad de los productos. Una vez que la calefacción continua se detiene, el petróleo se hace muy viscoso. A diferencia, el método reivindicado puede reducir selectivamente el peso molecular (y viscosidad) de una sustancia de petróleo, de modo que la sustancia de petróleo permanentemente se cambie a uno de un peso molecular seleccionablemente inferior.

Donde la ionización total no requiere, la energía del haz de la irradiación de rayos X puede reducirse en la energía y fluidez para permiten la ionización parcial con la intención de lograr estados parcialmente ionizados específicos, seleccionados. Para lograr los estados de ionización parciales, en un ejemplo, puede ser necesario reducir el diámetro del volumen de irradiación 18 de modo que sustancialmente todo reactivo de materia prima y otros reactivos ' se ionice al estado deseado. En esta circunstancia, puede desearse que aumentan la longitud del volumen de irradiación 18.

En cuanto a la discusión anterior sobre la reducción del diámetro del volumen de irradiación 18, debería implementarse esto, en caso de un volumen de irradiación totalmente ionizado 18, la energía de la irradiación de rayos X (en electrovoltios [eV] ) es regida por el volumen y número atómico promedio del reactivo de materia prima y otros reactivos. Si esta energía no es bastante elevada, los rayos X no tendrán la energía suficiente de propagarse a, y pasada, el centro axial del volumen de irradiación 18.

Al reconocer este problema de suministrar cantidades exactas de la energía con áreas específicas dentro del volumen de irradiación, y, en casos donde sólo una fracción del reactivo (s) se desea para ionizarse, luego se hace necesario ajustar el diámetro del volumen de irradiación 18 para asegurar que la energía suficiente alcanza el centro axial, pero no alcanza demasiado elevado de un valor de modo que ocurra la ionización más allá del nivel deseado. Los valores pueden ser fácilmente comprendidos por un experto con conocimientos básicos en la técnica.

De forma similar, donde la ionización de todos los reactivos se desea, si la energía de los fotones de rayos X es demasiado baja, los rayos X no se propagarán al centro axial del volumen de irradiación 18, y alguna porción del reactivo de materia prima y otros reactivos no se ionizará suficientemente para lograr. la reacción deseada. La especificación presente muestra cómo controlar la reacción a un punto donde deseado los estados moleculares seleccionados pueden ser la fiabilidad lograda en la eficiencia más elevada y con cargas ambientales inferiores que con tecnologías de la técnica anterior.

Los polímeros como el polietileno de baja densidad (LDPE) han repetido cadenas o estructuras de la misma unidad monomérica, mientras otros polímeros han mezclado cadenas de más de una unidad monomérica. En un ejemplo, al usar el método reivindicado permite polímeros para selectivamente parcialmente polimerizarse, en el orden que aumentan la elasticidad y la flexibilidad de polímeros rígidos como el LDPE (polietileno de baja densidad) , sin la necesidad de usar aditivos como plastificantes . Otras solicitudes para usar el método reivindicado en un modo de la polimerización parcial serán evidentes al experto común en la técnica.

Es conocido que las reacciones de la polimerización en la presencia de un catalizador siempre funcionarán al grado máximo de la polimerización posible. Esto es un factor significativo que limita en la técnica anterior. El método reivindicado permite la producción de cadenas moleculares de moléculas de longitud intermedias controlables. Ésto es una ventaja clara sobre reacciones catalizadas convencionales, tal como en la polimerización.

Aumento de peso molecular El método reivindicado también es capaz del peso molecular cada vez mayor al usar métodos algo similares a la polimerización de la irradiación convencional, pero al aprovechar la mayor eficacia del método reivindicado.

Condiciones de proceso y configuraciones Mientras que el RCP 11 (Figura 1) es la modalidad preferida para el método reivindicado, otras fuentes de rayos X de fluencia comparable pueden usarse. Hay ' otras configuraciones de fuentes de rayos X que pueden usarse, si éstos son capaces de generar la corriente del haz suficiente para una solicitud especifica. El volumen de descarga que el sistema puede lograr es directamente proporcional a la intensidad de la corriente del haz.

A fin de acomodar diversos esquemas de la irradiación la fuente de rayos X de RCP 11 puede ser: 1. Cilindrico, representado en Figura 1, 2. Plano, o 3. Arqueado.

Los productos químicos del reactivo (materia prima u otros reactivos) pueden estar en uno o más de varios estados: 1. Gaseoso, 2. Líquido, 3. Sólido, y 4. Plasma.

Los productos químicos del reactivo (es decir, reactivos) pueden introducirse: antes de que el material (es) para reaccionarse ingresa en el volumen de irradiación o puede introducirse en el propio volumen de irradiación o ambos de estas etapas. Esto se determina basado en la naturaleza de las reacciones químicas y los reactivos usados para la reacción química que ocurren.

El material (es) para reaccionarse puede ser cualquiera o combinaciones de: 1. Gaseoso, 2. Líquido, 3. Sólido, y 4. Plasma.

El procesamiento puede ocurrir en diversas presiones, el como : 1. Presión atmosférica 2. Subpresión atmosférica (vacio parcial o elevado) 3. Presión atmosférica superior El procesamiento puede ocurrir a diversas temperaturas, el como: 1. Temperatura ambiente, 2. Temperatura ambiente superior, o 3. Subtemperatura ambiente.

Siguiente el proceso reactivo, la separación de los productos resultantes puede requerirse. En algunos casos, precipita formará.

El método reivindicado puede ventajosamente usarse junto con un o junto con ambos de catalizadores y atmósferas controladas además de las condiciones de proceso descritas anteriormente.

El nivel de la radiación para el proceso reactivo debería estar entre 1.8 electrovoltios (eV) y 1.22 millones de eV. Se reconoce que el Uranio tiene la unión de origen natural más elevada en 115.6 KeV. Sin embargo, las uniones de la energía inferiores existen. La energía de la unión para Hidrógeno es 1.892 eV. El voltaje de funcionamiento preferido, máximo para el método reivindicado se configura en aproximadamente 1.22 millones de electrovoltios (MeV) . La razón de esto consiste en que en una energía ligeramente más elevada, 1.22 MeV, el umbral de producción del par se cruza y los materiales pueden hacerse radiactivos. Esto es generalmente indeseable, excepto en algunas situaciones, como la transmutación de materiales radiactivos existentes y desecho radiactivo. La estructura del RCP puede elaborarse para el funcionamiento en el voltaje hasta y en exceso a 10 millones de voltios de ser requeridos.

Reacción ejemplificante Una reacción ejemplificante implica un flujo de residuos que contiene una grande cantidad de sodio en la forma de sulfato de sodio diluido con agua. La liberación de este material en el ambiente es por lo general ilegal, por tanto se desea para conducir una reacción a convertir sulfato de sodio en una forma más adecuada por su parte o ambos de disposición y descarga. Si sulfato de sodio totalmente se ioniza, un problema potencial consiste en que liberará el sodio libre en la presencia de agua, asi potencialmente causando una reacción explosiva, según diversas concentraciones .

Sin embargo, en un ejemplo, el método reivindicado resuelve este problema al proporcionar un medio seguro de descomponer sulfato de sodio de una forma económica. En este ejemplo, la radiación de ionización a un nivel de la energía hasta ligeramente menor que 1.22 MeV se proporciona. Esto es varios ordenes de magnitud más elevados que se requiere que ionice totalmente sulfato de sodio. La cantidad de la corriente del haz requerida se determina mediante las dimensiones del volumen de irradiación y la velocidad de volumen de descarga a través del volumen de irradiación 18. La corriente del haz mínima se determina mediante el número de moléculas presentes en el volumen de irradiación 18 de los RCP 11 en cualquier instante proporcionado.

Tradicionalmente, en reacciones químicas, cualquiera o combinaciones de temperatura, ' presión, catalizadores y reactivos consumibles se utiliza inducen o aumentan la velocidad de la reactividad de las reacciones. En caso del método reivindicado, la temperatura es irrelevante por los motivos que siguen. Como una medida de energía, electrovoltios directamente comparan con la temperatura. El que fotón de MeV transporta un equivalente de temperaturas de más de 1 mil millones de grados C. Ya que este nivel de la energía es hasta ahora en exceso a cualquier temperatura que pueda lograrse por métodos de calefacción convencionales, como normalmente usado en la industria química, la temperatura deja de ser un factor en el aumento o disminuir velocidades de reacción cuando observado en vista del método reivindicado. Los. experimentos conducidos por el inventor de la presente han mostrado que, en este tipo del sistema, sobre el intervalo de la presión de 10 '2 Torr (1.33 Pascáis) a 100 psig (619,000 Pascáis), ningún cambio significativo en la velocidad de la reactividad se observa.

En la reacción ejemplificante, en el volumen de irradiación 18 de los RCP 11, la radiación por rayos X primero rompe sulfato de sodio en sodio, azufre y oxigeno, y simultáneamente rompe agua en hidrógeno y oxigeno. Con la adición de cloro, esta mezcla recombinará en ácido sulfúrico diluido, cloruro de sodio y agua asi: 2Na2s0 + 4C1 + 2H20> 2H2S0 + 4NaCl En esta reacción, el cloruro de sodio (NaCl) se combinará con agua (H20) y cantidades anteriormente el nivel de saturación formará un precipitado. Es importante observar que esta reacción no ocurrirá si uno debe mezclar sólo cloro en sulfato de sodio. Pero, en la presencia de la suficientemente elevada radiación de la energía, donde los componentes de esta reacción se ionizarán totalmente cuando deseado y luego recombinar, éstos harán asi en su estado de la energía preferido más bajo.

Controlar la cantidad de cloro inyectó en esta reacción, es posible alcanzar un equilibrio donde todo el sodio se une con una cantidad de la muela correspondiente de cloro. Cloro excedente no es deseable ya que expresaría como ello como un gas tóxico, mientras una cantidad insuficiente de cloro daría como resultado el control que pierde del proceso de unión de sodio. La producción de un cloruro de sodio precipitado es por lo tanto preferible.

En el ejemplo anterior, la cantidad de cloro inyectado puede controlarse al usar el sistema de control basado en la retroalimentación descrito anteriormente, que incluiría un sensor químico 42 como un espectroscopio o cromatógrafo capaz de detectar la presencia de gas de cloro libre. La presencia de gas. de cloro libre indicaría que se ha inyectado tan demasiado cloro. Esto haría que el procesador de la retroalimentación reduzca el nivel de la inyección de cloro a sólo debajo de punto cloro en donde libre se libera. Esto representa la proporción de inyección óptima de cloro en la solución de sulfato de sodio.

En el ejemplo anterior, los productos finales de la reacción son el ácido sulfúrico y el cloruro de sodio, que es común sal de la tabla. El ácido sulfúrico es inmediatamente diluido por las cantidades excedentes de agua presente en el flujo de residuos. Si su concentración debería elevarse a un nivel inaceptable, la solución puede almacenarse en un buffer o neutralizarse para reducir el ph al neutro. El cloruro de sodio mezclará con agua libre hasta que forme una solución saturada, en donde indique que el cloruro de sodio precipitará de la solución.

Será evidente al experto común en la técnica que este proceso puede aplicarse fácilmente a muchas otras reacciones químicas y la reacción proporcionada aquí es simplemente ej empli ficante .

Más reacciones complejas, incluyendo a aquellos que tienen productos intermedios, son acomodadas con la facilidad igual por el método reivindicado. La escala de tiempo donde estas reacciones químicas ocurren es sustancialmente más corto que un pulso de irradiación de rayos X, asi permitiendo a múltiples reacciones a ocurrir secuencialmente dentro de la duración del pulso.

Aparato de generación de rayos X La Figura 2 muestra un Procesador Químico que induce la Reacción (RCP) 11. Un RCP 11 usos una fuente de rayos X del tipo de la transmisión junto con medición del reactivo, control y sistemas de inyección tales que se describen anteriormente en relación con la Figura 1. La fuente de rayos X del RCP 11 tiene un cañón de electrones, como se muestra en la Figura 2, RCP 11 preferentemente comprende un cátodo de la emisión por efecto de campo frío 46 y una retícula 48. Las condiciones de funcionamiento para una fuente de la emisión de campo por cátodo frío deberían estar a temperaturas menor que el punto del inicio de la emisión termiónica, en aproximadamente 1600 grados Fahrenheit o aproximadamente 871.1 grados centígrados. Anteriormente una temperatura de aproximadamente 871.1 grados centígrados, la fuente de la emisión de campo por cátodo frío se hace un emisor termiónico y la temperatura de funcionamiento renderizaría la fuente de rayos X no operacional.

Un cañón de electrones puede lograr una densidad actual máxima teórica de aproximadamente 80,000 Amps/cm2 en el modo del pulso, que por último permite que los altos niveles de la irradiación debido a la elevada fluencia formada por la gran cantidad de electrones usaban formar el haz de rayos X. En aplicaciones prácticas, el cátodo 46 nunca se carga a su máximo teórico, pero, más bien a algún valor menor. Por ejemplo, el RCP 11 puede lograr elevadas energías del fotón de rayos X de por lo común 0.1 - 5 MeV y una elevada corriente del haz que puede abarcar desde por lo común KiloAmps a muchos MegaAmps. El sistema puede funcionar a niveles actuales inferiores, que son dependientes de los requerimientos de la fluencia de la reacción específica.

Respecto a la Figura 2, en el funcionamiento, el cátodo 46 es cargado por el suministro de energía 38 de la Figura 1 o algún otro suministro de energía que hace contacto el voltaje, corriente, tiempo de subida y requerimientos de la velocidad de la repetición del pulso. Un resistor de polarización (no se muestra) se conecta entre el cátodo 46 y la retícula 48 y se utiliza forman un voltaje en la retícula 48 de modo que el tubo esté normalmente en una condición del separador (no conduciendo) . Cuando una señal de control de potencial de toma de tierra se aplica a la retícula 48, la retícula libera el control del cátodo 46 y las descargas del cátodo. Electrones 14 luego recorrido del cátodo 46 al ánodo 50. Cuando éstos inciden sobre el ánodo 50, éstos forman la radiación por rayos X Bremsstrahlung 17. Cuando éstos llegan el ánodo 50, una mezcla de la radiación por rayos X 17 y electrones secundarios (no se muestra) se libera de una superficie de emisión de rayos X 50b del ánodo 50 de una forma isotrópica. Para controlar el espectro de Bremsstrahlung y la profundidad de la penetración de electrones de incidente 14, el espesor del ánodo 50 se controla con relación al voltaje del cátodo. El espesor del ánodo en la región del volumen de irradiación 18 preferentemente se controla en cuanto a la profundidad de la penetración de los electrones de incidente de modo que la preponderancia de la energía transmitida de una superficie receptora de electrones 50a del ánodo 50, a través del ánodo 50, a un volumen de irradiación 18 más allá del ánodo 50, tenga forma de la radiación por rayos X 17. Por lo tanto, como se muestra, el ánodo 50 por lo común tiene una sección de la pared del diluyente en la región del volumen de irradiación 18, comparado con la sección 28 de la entrada y la sección 29 de salida, como se muestra en la Figura 2, para lograr un nivel del control del espectro de Bremsstrahlung transmitido deseado.

El voltaje del cátodo se suministra a través del cátodo aisló eléctricamente la vía de paso al vacío 52, y el voltaje de la retícula se suministra a través de la retícula aisló eléctricamente la vía de paso al vacío 54. Ambas vías de paso 52 y 54 se aislan eléctricamente y el- elevado vacío se sella, y penetre el escudo protector contra la radiación biológico 56 y alojamiento 58.

Hay varias condiciones críticas que deben hacerse contacto al diseñar una retícula para un RCP 11. Éstos son: 1. La retícula - la separación del cátodo debe ser constante a través de la longitud de la retícula. Esto por lo general se lleva a cabo colocando la retícula bajo alta tensión o construcción esto con una estructura rígida. 2. El número de elementos en la retícula debe ser bastante elevado para asegurar un campo eléctrico constante y uniforme en la retícula - región del cátodo. 3. No deben haber ningunos bordes agudos o erizos cualquiera en la estructura de la retícula; los elementos individuales pueden ser la relación de aspecto redonda, plana o elevada formas elípticas.

Todos los bordes son preferentemente completamente redondeados. En este contexto, completamente redondeado significa que el borde antes mencionado tiene un radio igual a la mitad del espesor del material. La realización actual de estos reglamentos del diseño se determina mediante el tamaño de la retícula que se construye.

Será evidente al experto común en la técnica que otras fuentes de la radiación pueden usarse en vez de una fuente de rayos X de emisión de campo por cátodo frío. Una alternativa a usar un RCP 11 configurados como una fuente de rayos X de emisión de campo por cátodo frío debe usar una pluralidad de fuentes de rayos X convencionales para sustituir la fuente de rayos X de emisión de campo por cátodo frió ya mencionada. También es posible usar una fuente del radioisótopo nuclear.

Subsistema del inyector protegido de la radiación Al referirse nuevamente a la Figura 1, a fin de conservar la estructura molecular del reactivo 22a antes de la inyección, es necesario proporcionarse una radiación por rayos X protegió el medio de inyección. Esto evita la disolución prematura o ionización parcial prematura, del reactivo inyectado 22a antes de uno o ambos de introducción del reactivo de materia prima 20 en el volumen de irradiación 18 e introducción del reactivo 22a a uno o más reactivos distintos, como se muestra en Figuras 1-4E, los requisitos para de un medio de inyección protegido preferentemente se hacen contacto al proporcionar tuberías concéntricas 60a y 60b con un material del escudo protector contra radiación por ¦ rayos X, por lo común conducen u otro elevado elemento del número atómico, al llenar el espacio intersticial entre las tuberías; una unidad se muestra en 24 en Figuras 1 y 2. Las tuberías 60a y 60b son por lo común el acero inoxidable o algún otro material no reactivo que es compatible con, y no afectado por, los reactivos 20, 22a y 22b o el ambiente de la radiación en el volumen de irradiación 18.

Al tomar en cuenta el diseño del escudo para la tubería del inyector protegida de .la radiación 24, se desea para tomar en cuenta la atenuación de rayos X proporcionada por las paredes de la tubería internas y externas 60a y 60b, aunque en muchos casos, su contribución al escudo protector total pueda ser mínima.

La Figura 3 muestra una vista del extremo del RCP 11 de la Figura 2, donde' una pluralidad de conjuntos de tuberías del inyector protegidos de la radiación 24 uniformemente se configura alrededor de un eje central común de RCP 11 y se ubica en la región externa del volumen de irradiación 18. La vista de Figura 3 muestra el extremo de la entrada de RCP 11, que corresponde a la izquierda de la Figura 2.

Las Figuras 4A-4E muestran detalles de estructura del conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación 24. La Figura 4A muestra una serie de aberturas 25 en la tubería interna 60a, tubería externa 60b y material de escudo protector intermedio 61, con insertos de la abertura del inyector 26 instalados en las aberturas 25. como se muestra en la Figura 4E, cada inserto de la abertura del inyector 26 tiene una abertura para suministro del reactivo 27 para el suministro del reactivo. Las tuberías 60a y 60b se forman del material no reactivo como el acero inoxidable. Los materiales no reactivos deberían utilizarse elaboran el conjunto de tuberías del inyector 24, ya que los materiales reactivos contaminarían la reacción. En cuanto a Figuras 4B y 4C, las aberturas para insertos de la abertura del inyector 26 pueden formarse al taladrar orificios a través de ambas tuberías 60a y 60b, en la alineación axial concéntrica entre sí, y al roscar las aberturas en aquellas tuberías. En un ejemplo, los insertos de la abertura del inyector 26 son por lo común elaborados del mismo material no reactivo que tuberías 60a y 60b. Los insertos de la abertura del inyector 26 respectivamente se instalan orificios roscados internos y externos a través de roscados 25a y 25b de abrirse 25 (Figura 4B) en las tuberías internas y externas. Un método para fabricar preferido los insertos de la abertura del inyector 26 y de sellarlos tanto a las tuberías internas y externas 60a como a 60b se describe ahora.

Como se muestra en la Figura 4B, cada o ificio roscado 25a en la tubería interna 60a tiene un grado de inclinación fino rosca afilada 63a. Cada orificio roscado 25b en la tubería externa 60b tiene una rosca de grado de inclinación fina similar 63b, pero en este caso es una rosca directamente amurallada. Cada par de orificios roscados internos y externos 25a y 25b recibe un respectivo inserto de la abertura del inyector 26. como se muestra en la Figura 4E, el inserto de la abertura del inyector 26 tiene roscas 62a y 62b formado en su superficie exterior. La rosca del inserto de la abertura del inyector 62a que corresponde con la rosca 63a en la tubería interna 60a puede ser una rosca directamente amurallada del mismo grado de inclinación, mientras la rosca 62b que se acopla la rosca de la tubería externa 63b puede estar ahusada, como se muestra en Figuras 4B y 4E.

El objetivo del inserto . de la abertura del inyector roscado del modo dual 26 es formar simultáneamente sellos con ambas tuberías 60a y 60b al atestar las respectivas roscas macho 62a y 62b del inserto de la abertura del inyector 26 en las roscas hembra correspondientes 63a y 63b de las tuberías internas y externas 60a y 60b. Las roscas ahusadas son preferibles en que el sello que éstos logran es comparable al sello que se logra con sellos de rosca de la tubería ahusados convencionales (p.ej, E.U. National Pipe Thread [NPT] ) , como comúnmente usado en la fontanería y otros sistemas. En la fabricación .del inserto de la abertura del inyector, es importante controlar el punto de inicio de los funcionamientos de rosca para todas las roscas implicadas. Esto debe asegurarse de que un sello óptimo puede obtenerse.

Como se muestra mejor en Figuras 4D y 4E, una ranura ¦ durante el extremo externo del inserto de la abertura del inyector ya mencionado 26 proporciona el acceso a un desarmador de la cuchilla plana o el tirón de la llave de tuerca para apretar el inserto de la abertura del inyector 26 y hacer el sello ya mencionado. Una llave dinamométrica se utiliza preferiblemente para asegurarse de que la fuerza de apretamiento correcta se utiliza adicionalmente optimizan condiciones del sello. Los selladores de rosca y los compuestos que aseguran la rosca pueden usarse si éstos son compatibles con los reactivos 20, 22a y 22b y otras condiciones de proceso.

Respecto a Figuras 4B y 4E, como alternativas a usar las roscas rectas 62a, 63b y roscas afiladas 62b y 63a, otras combinaciones de roscas rectas y ahusadas o roscas de grado de inclinación variable poderse usar para proporcionar el sello requerido entre la tubería interna 60a ¦ y la tubería externa 60b y el inserto de la abertura del inyector 26. Como alternativas totalmente al uso de roscas, el · inyector de la abertura inserta 26 puede soldarse en fuerte o soldarse a tuberías internas y externas 60a y 60b al usar conocidos métodos .

En la Figura 2, los extremos mostrados derechos del respectivo interno 60a y externo 60b las tuberías se acoplan en con tapas laterales selladas 66a y 66b que aislan el material de escudo protector de la radiación por rayos X 61 de los reactivos 20, 22a y 22b. Como se menciona anteriormente, el material de escudo protector de la radiación por rayos X 61 puede comprender el plomo u otros elevados elementos del número atómico. Las tapas laterales 66a y 66b preferentemente Se TIG-suelden al respectivo interno 60a y externas 60b tuberías, donde TIG es una abreviatura para el tungsteno gas inerte.

. Una vez el interno 60a y externo 60b las tuberías se conectan por los insertos de la abertura del inyector 26, el siguiente paso en la fabricación del conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación 24 adiciona el material de escudo protector de la .radiación por rayos X 61. La unidad resultante está orientada verticalmente y el material de escudo protector fundido de una manera lenta se vierte en el espacio intersticial entre las tuberías 60a y 60b, llenando el espacio intersticial completamente. Durante este proceso, se desea para usar la calefacción secundaria de las tuberías e insertos de la abertura del inyector para asegurarse de que el material de escudo protector fundido se queda fundido hasta que el espacio intersticial se llene completamente. Es adicional deseable para aplicar un bajo vacío al espacio intersticial para asegurarse de que no hay ningunas burbujas o espacios vacíos en el material de escudo protector 61, como comúnmente ¦ s.e hace en procesos de moldeo críticos. La vibración también puede ser usada ventajosamente para asegurarse de que no hay ningunos espacios vacíos en el material de escudo protector 61.

La unidad resultante 24 se termina con la adición de una tapa lateral 70 (Figura 2) durante un extremo de la entrada del interno 60a y externa 60b las tuberías, con- un orificio para permiten la vía a través del misma de la tubería interna. La tapa lateral anterior 70 sellos el material de escudo protector dé rayos X 61 en la unidad del inyector.

La radiación completada protegió la unidad del inyector 24 preferentemente se suelde por el punto a la pared interna del ánodo RCP 50 (Figura 2), aunque otros medios de la unión sean evidentes a aquellos de la habilidad común en la técnica .

El tamaño y la ubicación de los insertos de la abertura del inyector 26 se determinan mediante el patrón de inyección deseado. Por ejemplo, puede desearse para compensar disminuir la presión dentro de la tubería interna -60a cuando la distancia dentro de la tubería se extiende de una entrada. La compensación asegurarla una inyección más uniforme del reactivo de cada longitud de la unidad de tubería. La compensación puede presentarse en forma de un área de materiales áridos inertes cada vez más más grande proporcionada por los insertos del inyector de salida 26 a lo largo del conjunto de tuberías 24. Por ejemplo, el número del inyector de salida inserta 26 por unidad de longitud a lo largo del conjunto de tuberías 24 puede aumentarse o respectivos tamaños del inyector de salida inserta 26 a lo largo del conjunto de tuberías 24 puede aumentarse, o ambos. Alternativamente, o además de los métodos anteriores, un conjunto de tuberías 24 podría introducir el reactivo a ambos de sus extremos para compensar disminuir la presión dentro de la tubería interna 60a. Esto requeriría preferentemente el uso de un separador de 2 puertos (no se muestra) en el reactivo 22a linea de abastecimiento para permitir un flujómetro individual 30a.

Refiriéndose nuevamente a la Figura 1-, es necesario proporcionar un medio de esparcir la inyección de reactivos 20 y 22b, y 22a, a través de la radiación protegió el conjunto de tuberías del inyector 24 y la solicitud de pulsos de · la irradiación de rayos X. Para llevar a cabo esto, la Figura 5 muestra un respectivo pulso de inyección del reactivo 72 lo que precede a cada respectivo pulso de rayos X 74, asegurando que hay tiempo para los reactivos inyectados 20, 22a y 22b preferentemente completamente se en remezclan antes del pulso de rayos X 74 en el RCP 11. La anchura del pulso del pulso de inyección del reactivo 72 es ajustable, como se muestra por flechas con la doble cabeza 73, para facilitar el proceso anterior. La anchura de pulso de inyección del reactivo 72 es ajustable, mientras que se fija la anchura del pulso de rayos X 74.

Las relaciones de la anchura del pulso anteriores evitan la disolución prematura del reactivo inyectado 22a. La modalidad preferida usa pulsos no superpuestos de reactivo y radiación por rayos X como se muestra en la Figura 5, para permita un tiempo máximo para entremezclarse de reactivos antes de disolución y la reacción deseada subsecuente o reacciones .

En los pulsos de la irradiación de rayos X tan anteriormente descritos, la irradiación de rayos X puede suministrarse como las ráfagas de los pulsos de rayos X en vez de un pulso individual. Esto se lleva a cabo que aumentan la eficacia eléctrica del RCP 11.

En algunas circunstancias, particularmente donde la ionización parcial se usa, la tubería del inyector protegida de la radiación 24 puede modificarse para ser una tubería individual, amurallada por el sólido 24a como se muestra en la Figura 4F, donde el espesor de pared y la composición se seleccionan para proporcionar protección contra rayos X apropiada del reactivo o reactivos que se inyectan de la tubería del inyector modificada en el volumen de irradiación 18. La consideración debería se les proporcionarse a la reactividad química potencial de la tubería modificada con los reactivos o materia prima. La selección de un espesor de pared apropiado y composición será evidente a aquellos de la habilidad común en la técnica.

Cuando una tubería del inyector de una sola pared 24a se selecciona, los insertos de la abertura del inyector 26 del conjunto de tuberías 24 ya no se requieren. La Figura 4F muestra que un ejemplo de una tubería del inyector de una sola pared 24 que tiene un espesor de pared 31. En este ejemplo, la tubería incluye una pluralidad de aberturas 37 y una tapa lateral 33. El material de la pared y el espesor se seleccionan para proporcionar el escudo protector a los reactivos inyectados. Cuando el escudo protector adecuado no puede obtenerse con una tubería del inyector de la pared individual, luego el doble diseño 24 de la pared (p.ej, Figuras 4A-4E) con el material de escudo protector intermedio 61 debería usarse.

Mezcla · potenciada de reactivos Como se muestra en la Figura 6, . los conjuntos de tuberías del inyector protegidos de la radiación, previamente mostrados como 24 en Figuras 1-4E o como 24a en la> Figura 4F, se proporcionan ahora una configuración espiral, numeraron como 71 y son de estructura similar a conjuntos de tuberías del inyector protegidos de la radiación 24 o 24a excepto ser de una configuración espiral en vez de directamente como se muestra en Figuras 1, 2 y 4F. El objetivo de la configuración espiral es conferir un flujo espiral al reactivo inyectado 22a. Un flujo espiral potencia la mezcla de reactivo 22a con el reactivo de materia prima 20. Otros tipos de estructuras espirales, como aletas espirales (no se muestra) , para conferir un movimiento espiral al reactivo de materia prima 20 y o ambos de reactivos 22a y 22b son aceptables como se valorará fácilmente por expertos con conocimientos básicos en la técnica.

Bucle de reinyección del flujo de salida La Figura 7 muestra un sistema 100, que varía del sistema 10 de la Figura 1 por el incluyendo de un bucle de reinyección del flujo de salida 102 y lineas de control asociadas. Por lo tanto, sólo el bucle de reinyección del flujo de salida 102 y lineas de control asociadas se describe aquí; estas partes adicionales se muestran con lineas ligeramente más pesadas que partes similares en el resto de la figura, que corresponde a la Figura 1, para hacer más fácil distinguir las partes adicionadas.

Respecto a la Figura 7, en algunos procesos, se desea para poner en circulación de nuevo alguna parte de la salida 40 de RCP 11 nuevamente a la entrada primaria 104 de RCP 11.

El bucle de reinyección del flujo de salida 102 incluye una tubería de la recirculación 106, cuyo contenido se controla por la válvula de retiro del flujo de salida 108 y una válvula mezcladora- de la reinyección del flujo de salida 110. La razón de tener dos válvulas 108 y 110 es para el aislamiento y evitar cualquier del flujo de salida 40 en el bucle de reinyección 102 de estancarse en esa parte. Estas válvulas 108 y 110 normalmente funcionan- sincrónicamente para evitar la condición de estancamiento anterior. El bucle de reinyección 106 incluye un flujómetro 112, cuyos datos de salida se envían a la computadora anfitrión 34. La reinyección puede ser la entrada a través de primaria 104 vía válvula 110 o a través de uno o más conjuntos de tuberías de inyección protegidos de la radiación 24, o alguna combinación de lo mismo. Las modificaciones anteriores pueden requerir algunos cambios secundarios en la fontanería del sistema 10 ya que las modificaciones serán fácilmente comprendidas por expertos con conocimientos básicos en la técnica.

El bucle de la recirculación 106 también contiene una válvula de golpe abajo 114, que preferentemente físicamente se ubica directamente- contiguo a la válvula de retiro del flujo de salida 108. El objetivo de la válvula de golpe abajo anterior 114 es para permiten el bucle de reinyección del flujo de. salida 102 para limpiarse de cualquier contenido. Esto se lleva a cabo al cerrarse la válvula de retiro del flujo de salida 108, al abrir la válvula de golpe abajo 114, al inyectar un gas comprimido adecuado vía orificio de entrada 114a para hacer volar cualquier contenido del bucle de reinyección del flujo de salida 102, y finalmente al cerrarse la válvula de la reinyección del flujo de salida 110 para completar el ciclo de golpe abajo. El gas comprimido usado para el golpe abajo se selecciona para ser no reactivo con cualquier producto químico presente en el bucle de reinyección 106. El ciclo de golpe abajo completo se controla por la computadora anfitrión 34, y por lo común ocurre en la finalización de una secuencia que procesa.

Procesamiento por lotes El RCP 11 también puede usarse como un dispositivo de procesamiento por lotes, en contraste con la versión de flujo continuo descrita antexiormente al preferentemente verticalmente orientar un RCP 11 para lograr la orientación mostrada en 116 en la Figura 8, y al proporcionar las modificaciones que siguen. En esta configuración, la totalidad del RCP 116.se hace el recipiente de reacción por el sellado la parte inferior de la tubería 117 con una placa de la parte inferior cónica 118 para eliminar el material que fluye a través del RCP 116. La placa de la parte inferior 118 preferentemente tiene una configuración playa, cónica, con un puerto de salida 119 ubicados en su ápice que señala hacia abajo para facilitar el vaciado el procesamiento por lotes RCP 116. El puerto de salida 119 normalmente tiene una válvula 122, que esquemáticamente se muestra como un cilindro. La coyuntura entre puerto de salida 119 y válvula 122 preferentemente se diseña para minimizar el volumen para la acumulación del material sin reaccionar y está en el volumen de irradiación 124, para asegurar que todos los materiales en el procesamiento por lotes RCP 116 se reaccionan correctamente. El procesamiento por lotes RCP 116 también puede ser drenado por la succión de su orificio de entrada 121.

Es preferible tener el extremo de la entrada del conjunto de tuberías del inyector protegido de la radiación 24 en el fondo del recipiente de reacción resultante como se muestra en la Figura 8. El recipiente de reacción se configura de modo ' que los reactivos y los productos de reacción no tengan movimiento neto a través del . volumen de irradiación a lo largo de un eje. Los trayectos de la entrada 128 y 130 y el trayecto de salida 129 corresponden a lo mismo - trayectos numerados en la Figura 1, y para tal la descripción de los componentes asociados con aquellos trayectos se encuentra en la descripción anterior de la Figura 1.

El RCP 116 incluye una sección 123 de la entrada, un volumen de irradiación 124, y una sección 125 de salida. Uno o más reactivos distintos, como el reactivo 22a ingresan a través de en el conjunto de tuberías del inyector 24 en el número de referencia 130.

El procesamiento por lotes RCP 116 puede configurarse opcionalmente con un sistema del enjuague (no se muestra) para permite la limpieza de las superficies interiores entre lotes. Esto es particularmente importante si más de un proceso se ejecuta en la misma pieza del equipo.

Potenciación de almacenamiento de energía de RCP La Figura 9 muestra un Procesador Químico que induce la Reacción (RCP) 11 potenciados con un condensador de almacenamiento de energía 120 integrados directamente en su estructura. El condensador 120 se proporciona para asegurarse de que el RCP 11 es capaz de obtener una cantidad suficiente de la energía en su volumen de irradiación 18 (Figuras 1 y 2) en un período muy corto del tiempo. Considerando que la electricidad recorre en o cerca de la velocidad de la luz, que compara con aproximadamente un pie (30.48 cm) por : nanosegundo y el tiempo disponible para hacer esto es sólo unos nanosegundos , se hace claro que el condensador de almacenamiento de energía 120 debería ser próximo al cañón de electrones de la fuente de rayos X de- RCP 11.

Esta cuestión de suministrar la energía muy rápidamente es con dirección en el RCP 11 de la Figura 2 agregando un condensador coaxial a la superficie externa del cátodo 46, como se muestra en Figuras 2 y 5. La superficie externa del cátodo 46 ofertas un medio de inductancia muy grande, bajo de conexión para el condensador. La superficie interna completa del primer abrigo del condensador 120 eléctricamente, químicamente y mecánicamente se une para estar en contacto eléctrico íntimo al cátodo 46. El condensador es luego el bobinado alrededor del cátodo 46 hasta que tenga un diámetro adecuado para proporcionar la capacitancia requerida para almacenar la cantidad deseada de la energía.

Débase observar que el cátodo - el espacio del interelectrodo de la retícula es un condensador por sí mismo y almacena una cantidad considerable de la energía. Una estructura del diámetro (de 75 mm) de tres pulgadas como formado por la yuxtaposición del cátodo 46 y la retícula 48 almacena aproximadamente 200 picofaradios por pie (30.48 cm) .

Un dispositivo del diámetro (de 61 cm) de dos pies almacenaría 1.6 nanofaradios .por pie (30.48 cm) de ser funcionado .en 500,000 voltios y almacenaría aproximadamente 4 kilojulios por pie en. el cátodo - espacio del interelectrodo de la retícula. La. energía se determina mediante la ecuación bien conocida: J = CV2/2 Escudo protector biológico contra la radiación externo Como será evidente a expertos con conocimientos básicos en la técnica de la especificación presente, asignará el escudo protector biológico contra la radiación externo 56 (Figura 2) cuando la práctica del método reivindicado pueda ser necesaria. El diseño del escudo protector puede seguirse las prácticas bien establecidas usadas en instalaciones de la radiación de uso médico. Por lo común, un- escudo de plomo de 0.25 pulgadas (6.35 mm) por 100 KeV, más un factor de seguridad opcional por lo común de un espesor del 30 por ciento adicional se usaría. Mientras el espesor adicional atribuible al factor de seguridad no es necesario, -se asegura de que el nivel de la radiación emitido de este dispositivo es siempre sustancialmente debajo límites de la radiación de fondo. La geometría del aparato usado en la invención es por lo general un largo, diseño de la elevada relación de aspecto, ya que un diseño proporciona atrapar máximo de la radiación que surge generalmente en el eje.

Será evidente a un experto con conocimientos básicos en la técnica que el escudo protector biológico contra la radiación 56.se requiere alrededor del exterior completo del RCP 11 (Figura 1) con objetivos de seguridad biológicos. Sin embargo, como se describe anteriormente, diversas modalidades de la presente invención requieren uno o más conjuntos de tuberías del inyector protegidos de la radiación 24 para introducir reactivos 22a en el volumen de irradiación 18 (Figura 1) por tanto como para permiten aquellos- reactivos para estar protegido de la irradiación y las consecuencias negativas resultantes de la ionización prematura.

En términos generales práctica, la protección contra la radiación no se limita con el plomo. Una amplia gama de materiales se usa como la protección contra la radiación y las prácticas convencionales en cuanto a la selección de un material de escudo protector pueden usarse. Si el plomo se selecciona como el material de escudo protector, a fin de ser compatible con diversas normas internacionales en cuanto al uso de este material, debe encapsularse dentro de una carcasa impermeable para mantenerlo del contacto con el ambiente ambiental. Los materiales como fibra de vidrio y aluminio son materiales adecuados para esta solicitud. Como los materiales de la encapsulación se ubican fuera del escudo, éstos no se deterioran a consecuencia de la exposición de la radiación. En algunos casos, donde el espacio no es una consideración, materiales de escudo protector como hormigones y cementa puede usarse. Esto es el más útil para sistemas muy grandes como se usarla en solicitudes industriales y municipales.

Modo continuo Mientras el modo de operación del pulso para la fuente de rayos X del RCP 11 se prefiere, la fuente de rayos X puede hacerse funcionar en el modo continuo al disminuir los valores normales de la carga de la corriente del cátodo. En el modo del pulso, el cátodo 46 puede hacerse funcionar en la carga actual hasta aproximadamente 75,000 Amps/cm2. En el modo continuo, la carga de la corriente del cátodo debería limitarse con no más que aproximadamente 400 Amps/cm2. Aqui, el término "carga de actual" se refiere a una carga de la corriente del cátodo máxima práctica, en vez de la carga máxima teórica del cátodo. También es observado que el mismo sistema puede ejecutarse en el uno o el otro modo al cambiar la corriente de salida del suministro de energía .

Los reactivos pueden ayudar en la refrigeración del ánodo a 50 del aparato de generación de rayos X en el uno o el otro modo.

El método reivindicado puede usarse en muchas solicitudes, incluyendo entre otros: 1. Fabricación de productos químicos, 2. Nueva mediación de residuos ambientales, 3. Procesamiento de desechos radiactivos, y 4. Destrucción de armas químicas.

Una característica exclusiva del método reivindicado es su universalidad. Puede usarse en combinaciones de sólidos, líquidos, gases y plasmas con prácticamente ningunas modificaciones. Sólo el equipo de manipulación material auxiliar, bombea y lo similar son diferentes y específicos para el estado del material que se procesa. Estas unidades pueden elaborarse pequeñas, con barrenos internos de sustancialmente menor que una pulgada (25.4 mm) por una parte y más de 10 pies (3 metros) en el-diámetro interno por otra parte. Nominalmente estructura del acero inoxidable (aunque otros materiales puedan usarse) , permite una elevada resistencia dispositivo sólido que es apropiado a ambientes industriales.

La lista que sigue de números de referencia de la figura se proporciona para conveniencia del lector.

Lista del número de referencia 10. Sistema 11. Procesador Químico que induce la reacción (RCP) para modo de procesamiento continuo 14. Electrones 16. Tubería . interna 17. Rayos X 18. Volumen de irradiación 20. Reactivo de materia prima 22. Otros reactivos 22a & 22b 24. La tubería del inyector protegida de la radiación se reúne 24 & 24a 25. Orificios roscados internos y externos 25a y 25b, respectivamente 26. Insertos de la abertura del inyector 27. Abertura para suministro del reactivo 28. Sección de la entrada 29. Sección de salida 30. Flujómetros 30a-30d 31 Espesor de pared 32. Válvulas mezcladoras 32a y 32b. 33 Tapa lateral 34. Computadora anfitrión 36. Líneas de control 36a y 36b 37 Aberturas 38. Suministro de energía de la alta tensión 40. Flujo de salida 42. Sensor químico como un espectroscopio o cromatografo 46. Cátodo 48. Retícula 49. Resistor de polarización 50. Ánodo; superficie receptora de electrones 50a; la emisión de rayos X reviste 50b 52. El cátodo aisló eléctricamente la vía de paso al vacío 54. La retícula aisló eléctricamente la vía de paso al vacío 56. Escudo protector biológico contra la radiación 58. Alojamiento 60. Tubería interna 60a y tubería externa 60b 61. Material de escudo protector 62. · La rosca 62a (rosca directamente- amurallada para corresponder con la tubería interna roscan 63a y rosca 62b (rosca afilada para corresponder con la rosca de la tubería externa 63b) 63. Rosca 63a (interno afilado) y rosca 63b (externo recto) 64. Ranura 66. Tapas laterales 66a y 66b 70. Tapa lateral 71. Tuberías del inyector espirales .72. Pulso de inyección del reactivo 74. Pulso de rayos X 76. Condensador de almacenamiento de energía 100. Sistema 102. Bucle de reinyección 104. Entrada primaria 106. Tubería de la recirculación 108. Válvula mezcladora de la reinyección del flujo de salida 112. Flujómetro 114. Válvula purgada; orificio de entrada de gas comprimido 114a 116. Procesador químico que induce la reacción (RCP) para modo de procesamiento por lotes 117. Tubería 118. Placa de la parte inferior 119. Puerto de salida 120. Condensador de almacenamiento de energía 121 Orificio de entrada 122 Válvula 123 Sección de la entrada 124 Volumen de irradiación 125 Sección de salida 126 Tubería de salida 127 Catalizadores 128 Trayecto de entrada 129 Trayecto de salida 130 Trayecto de entrada Mientras la invención se ha descrito con respecto a modalidades específicas por vía de la ilustración, se les ocurrirán a los expertos en la técnica diversas modificaciones y cambios. Un experto comprenderá que, mientras que las reacciones químicas pueden requerir de ionización total o parcial de sus reactivos, algún porcentaje de lo que aquí se le llama "reactivo" no tiene que hacerse reaccionar, como puede pasar probablemente en el punto inicial del proceso. Hay que entender, por lo tanto, que las reivindicaciones anexadas pretenden cubrir todas las modificaciones y cambios como se incluyen dentro del verdadero alcance y espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para inducir reacciones químicas al usar radiación por rayos X, que comprende: (a) generar un volumen de irradiación dentro de la parte interior de un recipiente de reacción al introducir en el volumen, la radiación por rayos X; (b) introducir un reactivo de materia prima y uno o más reactivos distintos en el volumen de irradiación; al menos uno de entre la pluralidad de otros reactivos que se introducen vía una o más respectivas tuberías protegidas contra rayos X que tienen aberturas de salida, donde una o más tuberías protegidas contra rayos X tiene una protección contra rayos X que se configura para conservar la estructura molecular del al menos uno de entre la pluralidad de otros reactivos antes de la etapa de introducir uno o más reactivos distintos en el volumen de irradiación; y (c) con respecto a los dos o más reactivos y cualquier reactivo o reactivos intermedios posteriormente formados, para controlar selectivamente el grado de materiales áridos inertes al cual los reactivos anteriores deben ionizarse a cualquier grado y controlar selectivamente el nivel promedio de ionización en el volumen de irradiación, del parcial al total, de esa porción de reactivos anteriores que debe ionizarse, a través del control de la fluencia y energía de la radiación por rayos X e inducir así reacciones selectivas de reactivos para que ocurran en el volumen de irradiación.

2. El método según, la reivindicación 1, donde la generación del . volumen de irradiación dentro de la parte interior del recipiente de reacción se lleva a cabo al introducirse la radiación por rayos X en el volumen vía una fuente de rayos X de emisión de campo por cátodo frió.

3. El método según la reivindicación 1, donde controlar selectivamente el nivel promedio de ionización comprende el control para inducir una ionización total.

4. El método según la reivindicación 1, donde controlar selectivamente, el nivel promedio de ionización comprende el control para inducir una ionización parcial.

5. El método según la reivindicación 4, donde se implementa un producto final resultante con un peso molecular inferior que un reactivo de materia prima.

6. El. método según la reivindicación 4, donde se implementa un producto final resultante ya sea con uno o ambos de un mayor peso y longitud molecular que un reactivo de materia prima.

7. El método según la reivindicación 1, que comprende además el control de la introducción de los dos o más reactivos de forma para inducir reacciones selectivas, donde el control comprende la medición, en tiempo real, de las respectivas tasas de introducción de los reactivos en el volumen de irradiación y regulación en tiempo real, de las tasas de introducción como sea necesario para lograr una química deseada del producto final para un producto final resultante.

8. El método según la reivindicación 7, donde el control comprende la medición del flujo de salida volumétrico que ¦ , sale del volumen de irradiación e identificar la composición química del producto final y, en respuesta, ' controlar en tiempo real las respectivas tasas de introducción de los reactivos en el volumen de irradiación, para lograr una química deseada del producto final para ese producto final.

9. El método según la reivindicación 1, donde; (a) el recipiente de reacción se forma como una tubería que se extiende a lo largo de un eje; y (b) la fuente de rayos X rodea una sección de irradiación de la tubería y dirige la radiación por rayos X a una sección irradiada de la tubería.

10. El método según la reivindicación 1, donde: (a) cada tubería protegida contra rayos X comprende una tubería de doble pared que tiene una tubería interna rodeada por una tubería externa de un material de escudo protector intermedio en medio y una pluralidad de aberturas de salida; y (b) el escudo protector contra radiación, por rayos X para uno o más reactivos distintos inyectados a través del mismo surge del material de escudo protector intermedio y cualquier escudo protector proporcionado por cualquiera de las tuberías internas y externas.

11. El método según la reivindicación 1, donde cada tubería protegida, contra rayos X es una tubería de una sola pared con una pluralidad- de aberturas de salida, la tubería tiene una composición y espesor de pared seleccionada para proporcionar protección contra la radiación al reactivo inyectado a través del mismo.

12. El método según la reivindicación 1, donde: (a) el volumen de irradiación se extiende a lo largo de un eje; (b) la introducción de los dos o más reactivos comprende la introducción de un reactivo de materia prima y uno o más reactivos distintos; y (c) uno o más reactivos distintos se introducen en el volumen de irradiación a lo largo del eje vía las una o más respectivas tuberías protegidas contra rayos X que tienen aberturas de salida.

13. El método según la reivindicación 1, donde: • (a) el recipiente de reacción se configura de modo que los reactivos y los productos de reacción se muevan a través del volumen de irradiación a lo largo de un eje; (b) la introducción comprende la introducción de un reactivo de materia prima en el volumen de irradiación de una ubicación río arriba del volumen de irradiación; y (c) la introducción comprende además una inyección pulsada para uno o más reactivos distintos; i) via las una o más respectivas tuberías protegidas contra rayos X que tienen aberturas de salida; y ii) en la sección de entrada lo suficientemente río • arriba de la zona de reacción para causar cierto nivel de intermezcla con el reactivo de materia prima río arriba del volumen de irradiación; iii) la radiación por rayos X se suministra en pulsos esparcidos por pulsos de la pulsación por inyección.

14. El método según la reivindicación 13, donde los pulsos de la radiación por rayos X no traslapan los pulsos de la pulsación por inyección de uno o más reactivos. 15. El método según la reivindicación 13, donde una o más tuberías protegidas contra rayos X se configuran de manera en espiral a lo largo de una dirección a través del volumen de irradiación para potenciar la . intermezcla del reactivo suministrado a través de las tuberías protegidas contra rayos X del reactivo de materia prima. 16. El método según la reivindicación 13, donde la introducción comprende mezclar de forma continua una pluralidad de reactivos sustancialmente antes de su introducción en el volumen de irradiación. 17. El método según la reivindicación 1, donde la introducción comprende mezclar de forma continua una pluralidad de reactivos sustancialmente antes de su introducción al volumen de irradiación. 18. El método según la reivindicación 1, donde: (a) el recipiente de reacción se configura de modo que los reactivos y los productos de reacción se muevan a través del volumen de irradiación a lo largo de un eje y salgan del volumen de irradiación como un flujo de salida; y (b) una porción del flujo de salida se inyecta en una entrada del volumen de irradiación. 19. El método según la reivindicación 1, donde la radiación por rayos X está en un intervalo de aproximadamente 1.8 millones de electrovoltios hasta aproximadamente 1.2 millones de electrovoltios . 20. El método según la reivindicación 1, donde la fuente de rayos X es pulsada. 21. El método según la reivindicación 1, donde; (a) cualquiera de los reactivos introducidos directamente en el volumen de irradiación comprende gas, liquido, sólido como polvo, plasma o combinaciones de los mismos; y (b) cualquiera de los reactivos introducidos entre si antes de su introducción en el volumen de irradiación comprende gas, liquido, sólido como polvo, plasma o combinaciones de los mismos. 22. El método según la reivindicación 8, donde la medición del flujo de salida volumétrico incluye determinar • si se han formado los subproductos indeseables. 23. El método según la reivindicación 22, donde la determinación usa un sensor químico. 24. Una unidad de tubería protegida contra rayos X para introducir uno o más reactivos en un recipiente de procesamiento de reacción que tiene un volumen principal, el conjunto de tuberías tiene un trayecto principal protegido contra rayos X y una pluralidad de trayectos de inyector protegidos contra rayos X que se extienden hacia afuera del trayecto protegido principal, donde: (a) el trayectos principal protegido contra rayos X. incluye : i) una tubería interna rodeada por una tubería externa; y ii) un material de escudo protector intermedio contenido en un volumen entre la tubería interna y la tubería externa, para proteger uno o más reactivos contra la radiación por rayos X antes de la etapa de irradiación por rayos X del contenido del volumen principal, donde un reactivo de materia prima reacciona con uno o más reactivos en el volumen principal; y (b) cada trayecto del inyector protegido comprende un inserto de la abertura del inyector que tiene una abertura para el suministro del al menos un reactivo, de uno de entre la pluralidad en el volumen principal y están conectados herméticamente entre las tuberías internas y externas, que respectivamente se .proveen de aberturas que permiten que uno o más reactivos fluyan de la tubería interna a través de la tubería del inyector y en el volumen principal. 25. El conjunto de tuberías- según la reivindicación 24, donde el inserto de · la abertura del inyector se- sella al incluir . una rosca macho externa para corresponder con una rosca hembra externa en un orificio roscado de la tubería externa y una rosca macho interna para corresponder con una rosca hembra interna en un orificio roscado de la tubería interna. 26. El conjunto de tuberías según la reivindicación 25, donde : (a) la rosca macho interna tiene paredes rectas para corresponder respectivamente con la rosca hembra interna, que está ahusada; y (b) la rosca macho externa está ahusada para corresponder respectivamente con la rosca hembra externa, que tiene paredes rectas. 27. El conjunto de tuberías según la reivindicación 24, donde el escudo protector contra radiación por rayos X, para uno o más reactivos distintos inyectados a través del conjunto de tuberías protegido contra la radiación, proviene del material de escudo protector intermedio y cualquier escudo protector proporcionado por cualquiera de las tuberías internas y externas. • 28. El conjunto de tuberías según la reivindicación 24, donde . cada una de las tuberías internas y externas incluye 5 una tapa lateral sellada para aislar el material del escudo protector- intermedio . de . una pluralidad de reactivos introducidos en el conjunto de tuberías. 29. El conjunto de tuberías según la reivindicación 24, donde el conjunto- de tuberías se instala inicialmente en el 10 recipiente de procesamiento de reacción al usar un proceso de soldadura continua para penetrar a través de la tubería interna y luego se instala posteriormente en una pared interior del recipiente de procesamiento de reacción al usar soldadura de punto.

15. 30. El conjunto de tuberías según la reivindicación 24, donde el conjunto de tuberías tiene una configuración recta. 31.. El conjunto de tuberías según la reivindicación 24, donde el conjunto de tuberías tiene una configuración en espiral . 20 25