TW202228155A - 放射性同位素活性監測設備、系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種放射性同位素活性監測系統及方法。該系統包括：一燃料棒總成，其具有複數個核燃料棒；及一目標總成，其具有包括一孔口板之一頂部噴嘴及固定地耦接至該孔口板之至少一個目標材料棒。該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內。一感測總成界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口。該感測總成包括一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性。亦揭示一種用於量測一自供電偵測器信號以計算一目標總成之放射性同位素活性的方法及一種用於分析所需放射性同位素之總活性的方法。
Description
本揭示大體上係關於一種放射性同位素活性監測設備、系統及方法。更特定言之，本揭示大體上係關於一種適用於燃料總成插入目標之放射性同位素活性監測設備、系統及方法。本揭示亦係關於用於量測及分析自監測工具接收之信號且計算目標總成之放射性同位素活性的技術。
在商業發電反應器內部產生所需量之醫療或工業放射性同位素，諸如鈷-60 (Co-60)，要求目標材料置放於反應器內部且在最小量之反應器操作時間內接收特定中子通量暴露水平。為了判定照射目標是否實際上準備好收穫，需要量測目標總成內部所需放射性同位素之活性水平。因此，需要一種用於在反應器更換燃料停機期間量測所需放射性同位素之活性以判定是否取出及處理照射目標材料的設備、系統及方法。亦需要在預期收穫時間之前發生的更換燃料停機期間判定產生所需放射性同位素之進展。
在一個態樣中，本揭示提供一種放射性同位素活性監測系統，其包含：一燃料棒總成，其包含複數個核燃料棒；一目標總成，其包含：一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內；及一感測總成，其界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該自供電偵測器總成包含：一感測部分，其包含一發射極線；及一信號線，其電耦接至該發射極線；其中該發射極線由一迅速回應的γ敏感材料製成且在暴露於γ輻射時產生一電流；且其中該發射極線或該信號線經包覆於一外護套中。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該發射極線包含鉑。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該信號線由鋼製成。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，其中該外護套由鋼製成。在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該外護套填充有一電絕緣體材料。在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該電絕緣體材料為氧化鎂(MgO)。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該感測總成包含：一內殼；一外部屏蔽件；及一空間，其在其間經界定以容納該自供電偵測器總成之一螺旋捲繞感測部分。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該外部屏蔽件由用於屏蔽感測部分發射極線免於源自該感測總成外部之γ輻射的一材料構成。在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該外部屏蔽件由鎢(W)構成。
在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該感測總成連接至一把手。在該放射性同位素活性監測系統之另一態樣中，該把手經組構以將該感測總成定位於該目標總成之頂部處，該目標總成含有待自該燃料棒總成取出/插入至該燃料棒總成中之該等目標材料棒。
在一個態樣中，本揭示提供一種用於量測一自供電偵測器信號以計算一目標總成之放射性同位素活性的方法，一目標總成包含：一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內。該方法包含：將一感測總成定位於一燃料棒總成上方，該感測總成界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性；藉由該感測總成自外部γ源獲得一第一背景γ輻射信號量測結果；藉由一記錄器記錄該第一背景γ輻射信號量測結果；使該目標總成以一恆定速率通過該感測總成；當該目標總成通過該感測總成時，藉由該記錄器記錄依據時間而變化之一經量測自供電偵測器信號電流(I)；在該目標總成完全通過該感測總成之後，自外部γ源獲得一第二背景γ輻射信號量測結果；及藉由該記錄器記錄該第二背景γ輻射信號量測結果。
在另一態樣中，該方法包含藉由在該目標總成之一有效長度上對該經量測自供電偵測器信號電流(I)與時間之一擬合函數進行積分來判定該目標總成之總放射性同位素活性。
在另一態樣中，該方法包含基於一抽取/插入速率及在該目標總成之一有效部分位於由該感測總成界定之該開口內部時所記錄的該經量測自供電偵測器信號電流(I)來判定一積分區。
在該方法之另一態樣中，來自外部γ源之該第一背景γ輻射信號量測結果及該第二背景γ輻射信號量測結果藉由量測通過自供電偵測器信號纜線之一電流(I)來獲得。
在一個態樣中，本揭示提供一種用於分析一所需放射性同位素之總活性的方法。該方法包含：當一目標總成以一恆定速率通過一感測總成時，記錄依據時間而變化之一自供電偵測器信號，其中該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該等目標材料棒；產生經背景校正之經量測自供電偵測器信號依據沿該目標總成之位置而變化的一表示；產生一函數，該函數提供該經量測自供電偵測器信號依據目標總成位置(L)而變化的一擬合表示；在該目標總成之一長度上對該函數進行積分，該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該目標材料棒；及基於γ敏感度將積分值轉換為γ活性。
在另一態樣中，該方法包含判定是否基於該γ活性來收穫該所需放射性同位素。
在該方法之另一態樣中，該函數具有以下形式：
- y(L) = a
0+ a
1(L) + a
2(L)
2+a
3(L)
3+ …+ a
n(L)
n。
前述發明內容僅為說明性的且不意欲以任何方式為限制性的。除上文所描述之說明性態樣、具體例及特徵以外，參考附圖及以下實施方式，其他態樣、具體例及特徵將變得顯而易見。
本申請案主張2020年11月16日申請名稱為「放射性同位素活性監測設備、系統及方法(RADIOISOTOPE ACTIVITY SURVEILLANCE APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD)」之美國非臨時申請案序列號為17/099,139的權益，該申請案之內容特此以全文引用之方式併入本文中。
在一個態樣中，本揭示提供一種放射性同位素活性監測設備、系統及方法，其用於在反應器更換燃料停機期間量測所需放射性同位素之活性以判定是否取出及處理照射目標材料。在另一態樣中，本揭示提供一種放射性同位素活性監測設備、系統及方法，其用於在預期收穫時間之前發生的更換燃料停機期間判定產生所需放射性同位素之進展。
在一個態樣中，本揭示提供一種設備、系統及方法，其用於確認所需放射性同位素之產生速率的設計預測及判定所需放射性同位素之活性是否足夠高以開始收穫操作。設備不具有移動部件且歸因於輻射曝光而不易受操作特性改變影響。
在一個態樣中，根據本揭示之設備、系統及方法能夠產生例如高於某一最低所需活性水平之放射性同位素，諸如Co-60，而不需要切開目標總成小棒。根據本揭示之設備、系統及方法的應用可降低與放射性同位素產生相聯結之某些商業風險。
現轉至圖式，圖1繪示根據本揭示之至少一個態樣的適用於燃料棒總成插入目標之放射性同位素活性監測系統100。放射性同位素活性監測系統100包含：目標總成102，其可滑動地設置於核反應器中之燃料棒總成104內；及感測總成106，其經組構以收納目標總成102，如由箭頭A所指示。目標總成102包含固定地耦接至頂部噴嘴110之孔口板122的目標材料棒108，該等目標材料棒108可滑動地插入至燃料棒總成104中。目標材料棒108由諸如鋼之金屬結構製成。目標材料棒108在最小量之反應器操作時間內接收特定中子通量暴露水平。放射性同位素活性監測系統100用於量測目標材料棒108之放射性同位素活性。孔口板122經設定大小且經組構以收納目標材料棒108，且頂部噴嘴110允許目標材料棒108自燃料棒總成104抽出或插入至燃料棒總成104中。頂部噴嘴110經由感測總成106抽出或插入。
在商業發電反應器內部產生所需量之醫療或工業放射性同位素，諸如Co-60，要求目標材料棒108插入至反應器內部之燃料棒總成104中以在最小量之反應器操作時間內接收特定水平之中子通量暴露。為了判定照射目標材料棒108是否準備好被收穫，需要量測目標總成102內部所需放射性同位素之活性水平。放射性同位素活性監測系統100用於在反應器更換燃料停機期間量測所需放射性同位素之活性，因此可決定是否取出及處理照射目標材料棒108。在使用中，放射性同位素活性監測系統100允許產生所需放射性同位素材料之進展在預期收穫時間之前發生的更換燃料停機期間經判定。
燃料棒總成104包含複數個燃料棒118。網格間隔物120將燃料棒118束固持在適當位置，維持適當的棒對棒間隙，且增強臨界熱通量。目標材料棒108可滑動地設置於燃料棒118之間。
感測總成106界定足夠大以收納目標總成102之開口112。在圖1中所說明之實施例中，感測總成106界定矩形開口112以容納提昇目標材料棒108之矩形孔口板122。然而，在各種態樣中，開口112之形狀可為六邊形以適用於六邊形燃料總成設計，或可界定任何合適形狀以適應燃料總成設計之形狀，可為正方形、圓形、橢圓形或任何合適組態。感測總成106連接至把手114。感測總成106電耦接至設置於把手114內之鉑自供電偵測器(SPD)信號電纜116。為了量測目標材料棒108之放射性同位素活性，當燃料棒總成104在開口112下方保持靜止時，目標總成102以恆定速率通過感測總成106之開口112。由感測總成106所偵測之γ輻射經由SPD信號電纜116產生電流(I)，且藉由電壓及電流資料登錄器或記錄器124記錄。
圖2繪示根據本揭示之至少一個態樣的自供電偵測器(SPD)總成200。亦參考圖1，感測總成106包含自供電偵測器總成200。舉例而言，SPD總成200包含利用由鉑或另一迅速回應的γ敏感材料製成之發射極線204之感測部分202。舉例而言，發射極線204電連接至由鋼製成之信號線206。發射極線204及鋼信號線206包覆於可由例如鋼製成之外護套208中。諸如氧化鎂(MgO)之電絕緣體材料210填充界定外護套208之空間。電絕緣體材料210用作包覆發射極線204且充當導引絕緣體以導引信號線206之絕緣芯。在一個態樣中，外護套208之外徑『d』可為約0.08吋。在各種態樣中，可例如在0.05吋至0.15吋之間的範圍內選擇外護套208之外徑『d』。發射極線204可具有例如約10呎之長度『L1』，信號線206可具有例如約60呎之長度『L2』。
在各種態樣中，SPD總成200發射極線204包含選自鎳、鐵、鈦及基於此等金屬之合金之至少一種材料的發射極芯，及圍繞該芯之發射極外層，其具有在約0.03 mm至約0.062 mm範圍內之厚度且具有選自鉑、鉭、鋨、鉬及鈰之至少一種材料。在此構造之情況下，藉由將發射極直徑增加超過固體鉑發射極之最佳直徑，提高了中子與γ射線敏感度之比率及因此提高迅速回應的分數，同時維持可接受的小燃耗速率。此構造之較大直徑發射極具有與燃料動力偵測器在例如重水慢化天然鈾動力反應器中所需的特性緊密匹配之回應特性。發射極芯較佳地具有英高鎳(inconel) (商標)，且發射極護套較佳地具有鉑。
圖3為根據本揭示之至少一個態樣的感測總成106之俯視圖300。圖4為根據本揭示之至少一個態樣的沿剖面線4-4截取之感測總成之剖面視圖。現參考圖1至圖4，感測總成106包含內殼302及外部屏蔽件304，以及在其間經界定以容納圖2中所顯示之自供電偵測器總成200之螺旋捲繞感測部分202的空間306。內殼302為充當感測總成106之內部面的外殼。內殼302具有內部面308及外部面310。外部面310面向開口112。SPD總成200之感測部分202為圍繞內殼302之外部面308螺旋捲繞的線圈312。SPD發射極線204之感測部分202之長度『L1』及線圈312之緊密性使用經量測SPD γ敏感度及待量測之目標之每單位長度的所需放射性同位素之預期γ活性來判定。長度『L1』及線圈312捲繞之緊密性可經選擇以最大化每單位長度輸出之SPD電流且最小化SPD電纜線圈之高度以最小化產生具有最小量測誤差之量測所需的時間。
感測總成106之外部屏蔽件304可由諸如鎢(W)之材料構成，該材料將屏蔽SPD發射極線204之感測部分202免於源自感測總成106外部之γ輻射。感測總成106之內殼302由諸如鋼之材料構成，例如以最小化正用於判定目標材料棒108上之目標材料之活性的γ輻射之衰減。感測總成106經密封以防止水在使用期間進入。
感測總成106連接至把手114，該把手114充當用於將感測總成106定位於目標總成102之頂部處的構件，該目標總成102含有待自燃料棒總成104取出/插入至燃料棒總成104中之目標材料棒108。把手114之長度足以便於自更換燃料池或桶池中的橋的出入。把手114亦充當SPD總成200之SPD信號線116部分之管道。SPD信號線116之總長度足以允許在目標收穫區域中之所需位置處量測SPD信號。感測總成106之高度『H』可經選擇為約10吋，但本揭示在此上下文中不應受限制。
在態樣中，圖1中所顯示之活性量測系統100及其在圖2至圖4中所詳細顯示之組件可用於量測SPD信號以計算目標總成102之活性。圖5繪示根據本揭示之至少一個態樣的用於量測SPD信號以計算目標總成102之放射性同位素活性之方法400。現亦參考圖1至圖4，根據方法400，將感測總成106定位402於適當燃料棒總成104之頂部上方，使得可使用移除或安裝目標總成102所需之設備。此可藉由操縱燃料棒總成104上方之感測總成106來進行。裝置把手114之位置經固定以防止在通過由感測總成106界定之開口112插入或抽取目標總成102期間移位。
在將感測總成106定位402至所需位置之後，在使目標總成102通過(取出/插入)感測總成106之前，藉由以所需量測準確度通過SPD信號電纜116量測電流(I)來獲得404來自外部γ源之第一背景γ輻射信號量測結果。接著藉由記錄器124記錄406表示背景γ輻射之經量測電流(I)。
在記錄406背景γ輻射信號電流(I)之後，目標總成102以恆定速率通過408 (抽出或插入)感測總成106。應控制該速率以允許控制經量測SPD信號電流(I)之量測準確度。當目標總成102通過408感測總成106時，藉由記錄器124記錄410依據時間而變化之經量測SPD信號電流(I)。在目標總成102完全通過408通過感測總成之後，獲得412來自外部γ源之第二背景γ輻射信號量測結果且藉由記錄器124記錄414經量測SPD信號電流(I)。視需要重複方法400以量測所有所需目標總成102之γ輻射信號。
目標總成102之所需放射性同位素之總放射性同位素活性藉由在目標總成102之有效長度上對經量測自供電偵測器信號電流(I)與時間之擬合函數進行積分來判定。在目標總成102之有效部分位於由感測總成106界定之開口112內部時，使用抽取/插入408速率及經量測自供電偵測器信號電流(I)資料來判定積分區。一種方法中所使用之分析方法之實施例藉由圖6中所描述之過程500來描述。
圖6繪示根據本揭示之至少一個態樣的用於分析所需放射性同位素之總活性之方法500。現亦參考圖1至圖4，根據方法500，當目標總成102以恆定速率通過感測總成106時，記錄502隨時間而變化之SPD信號。目標總成102含有正用於產生所需放射性同位素之目標材料棒108。產生504經背景校正之經量測SPD信號依據沿目標總成102之位置而變化的表示。產生506函數，該函數提供經量測SPD信號依據目標總成102位置(L)而變化的擬合表示(例如，- y(L) = a
0+ a
1(L) + a
2(L)
2+a
3(L)
3+ …+ a
n(L)
n)。在產生506函數之後，在目標總成102之長度上對該函數進行積分508，該目標總成102含有正用於產生所需放射性同位素(亦即，- 0 - L)之目標材料棒108。使用由製造商量測或提供之γ敏感度將積分值轉換510為γ活性，且空間調整可由熟悉本技藝者容易地判定。此方法500之結果可用於判定512是否繼續收穫或產生所需放射性同位素。
(實施例：)
在以下實施例中闡述本文中所描述之主題的各種態樣。
實施例1. 一種放射性同位素活性監測系統，其包含：一燃料棒總成，其包含複數個核燃料棒；一目標總成，其包含：一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內；及一感測總成，其界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性。
實施例2. 如實施例1之放射性同位素活性監測系統，其中該自供電偵測器總成包含：一感測部分，其包含一發射極線；及一信號線，其電耦接至該發射極線；其中該發射極線由一迅速回應的γ敏感材料製成且在暴露於γ輻射時產生一電流；且其中該發射極線或該信號線經包覆於一外護套中。
實施例3. 如實施例1至2中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該發射極線包含鉑。
實施例4. 如實施例1至3中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該信號線由鋼製成。
實施例5. 如實施例1至4中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該外護套由鋼製成。
實施例6. 如實施例1至5中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該外護套填充有一電絕緣體材料。
實施例7. 如實施例1至6中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該電絕緣體材料為氧化鎂(MgO)。
實施例8. 如實施例1至7中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該感測總成包含：一內殼；一外部屏蔽件；及一空間，其在其間經界定以容納該自供電偵測器總成之一螺旋捲繞感測部分。
實施例9. 如實施例1至8中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該外部屏蔽件由用於屏蔽感測部分發射極線免於源自該感測總成外部之γ輻射的一材料構成。
實施例10. 如實施例1至9中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該外部屏蔽件由鎢(W)構成。
實施例11. 如實施例1至10中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該感測總成連接至一把手。
實施例12. 如實施例1至11中之任何一或多者之放射性同位素活性監測系統，其中該把手經組構以將該感測總成定位於該目標總成之頂部處，該目標總成含有待自該燃料棒總成取出/插入至該燃料棒總成中之該等目標材料棒。
實施例13. 一種用於量測一自供電偵測器信號以計算一目標總成之放射性同位素活性的方法，一目標總成包含：一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內，該方法包含：將一感測總成定位於一燃料棒總成上方，該感測總成界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性；藉由該感測總成自外部γ源獲得一第一背景γ輻射信號量測結果；藉由一記錄器記錄該第一背景γ輻射信號量測結果；使該目標總成以一恆定速率通過該感測總成；當該目標總成通過該感測總成時，藉由該記錄器記錄依據時間而變化之一經量測自供電偵測器信號電流(I)；在該目標總成完全通過該感測總成之後，自外部γ源獲得一第二背景γ輻射信號量測結果；及藉由該記錄器記錄該第二背景γ輻射信號量測結果。
實施例14. 如實施例13之方法，其包含藉由在該目標總成之一有效長度上對該經量測自供電偵測器信號電流(I)與時間之一擬合函數進行積分來判定該目標總成之總放射性同位素活性。
實施例15. 如實施例13至14中之任何一或多者之方法，其包含基於一抽取/插入速率及在該目標總成之一有效部分位於由該感測總成界定之該開口內部時所記錄的該經量測自供電偵測器信號電流(I)來判定一積分區。
實施例16. 如實施例13至15中之任何一或多者之方法，其中來自外部γ源之該第一背景γ輻射信號量測結果及該第二背景γ輻射信號量測結果藉由量測通過自供電偵測器信號纜線之一電流(I)來獲得。
實施例17. 一種用於分析一所需放射性同位素之總活性的方法，該方法包含：當一目標總成以一恆定速率通過一感測總成時，記錄依據時間而變化之一自供電偵測器信號，其中該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該等目標材料棒；產生經背景校正之經量測自供電偵測器信號依據沿該目標總成之位置而變化的一表示；產生一函數，該函數提供該經量測自供電偵測器信號依據目標總成位置(L)而變化的一擬合表示；在該目標總成之一長度上對該函數進行積分，該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該目標材料棒；及基於γ敏感度將積分值轉換為γ活性。
實施例18. 如實施例17之方法，其包含判定是否基於該γ活性來收穫該所需放射性同位素。
實施例19. 如實施例17至18中之任何一或多者之方法，其中該函數具有以下形式：- y(L) = a
0+ a
1(L) + a
2(L)
2+a
3(L)
3+ …+ a
n(L)
n。
雖然已詳細描述了本發明之特定具體例，但熟悉本技藝者將瞭解，可鑒於本發明之整體教示內容而開發對彼等細節之各種修改及替代，且實施例具體例中之一或多者的選定元件可在不改變所揭示概念之範疇的情況下與來自其他具體例之一或多個元件組合。因此，所揭示之特定具體例意欲僅為說明性的且並不限制本發明之範疇，本發明之範疇由隨附申請專利範圍之全部範圍及其任何及所有等效物給出。
熟悉本技藝者將認識到，一般而言，本文中且尤其在隨附申請專利範圍中所使用之術語(例如，隨附申請專利範圍之主體)一般意欲作為「開放式」術語(例如，術語「包括(including)」應解譯為「包括但不限於」，術語「具有」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」等)。熟悉本技藝者應進一步理解，若期望特定數目之所引入申請專利範圍敍述，則此意圖將明確敍述於申請專利範圍中，且在無此敍述之情況下不存在此意圖。舉例而言，作為對理解之輔助，以下隨附申請專利範圍可含有引入片語「至少一個」及「一或多個」之使用以引入申請專利範圍敍述。然而，此類片語之使用不應視為暗示由不定冠詞「一 (a或an)」對申請專利範圍敍述之引入將含有此類所引入申請專利範圍敍述之任何特定申請專利範圍限制於僅含有一個此敍述的申請專利範圍，即使當同一申請專利範圍包括引入性片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a或an)」之不定冠詞時(例如，「一(a及/或an)」應通常解譯為意謂「至少一個」或「一或多個」)；此情況同樣適用於用於引入申請專利範圍敍述之定冠詞的使用。
此外，即使明確地敍述特定數目之所引入申請專利範圍敍述，但熟悉本技藝者將認識到，此敍述通常應解譯為意謂至少所敍述之數目(例如，不具有其他修飾語的無修飾敍述「兩個敍述」通常意謂至少兩個敍述或兩個或多於兩個敍述)。此外，在使用類似於「A、B及C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般而言，此構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B及C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起、及/或A、B及C一起等的系統)。在使用類似於「A、B或C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般而言，此構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B或C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。熟悉本技藝者將進一步理解，除非上下文另外規定，否則無論在描述內容、申請專利範圍或圖式中，通常呈現兩個或多於兩個替代性術語之分離性詞語及/或片語應理解為涵蓋包括該等術語中之一者、該等術語中之任一者或兩種術語之可能性。舉例而言，片語「A或B」應通常理解為包括「A」或「B」或「A及B」之可能性。
相對於隨附申請專利範圍，熟悉本技藝者將瞭解，其中所敍述之操作通常可以任何次序執行。此外，儘管各種操作流程圖按序列呈現，但應理解，各種操作可以與說明之次序不同的其他次序執行或可同時執行。除非上下文另外規定，否則此類替代定序之實施例可包括重疊、交錯、中斷、重新排序、遞增、預備、補充、同步、反向或其他變型定序。此外，除非上下文另外規定，否則如「回應於」、「與…相關」之術語或其他過去時態形容詞通常並不意欲排除此類變型。
值得注意，對「一個態樣」、「一態樣」、「一示例」、「一個示例」及類似者之任何參考意謂結合該態樣所描述之特定特徵、結構或特性包括於至少一個態樣中。因此，片語「在一個態樣中，」、「在一態樣中」、「在一示例中」及「在一個示例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆參考同一態樣。此外，特定特徵、結構或特性可在一或多個態樣中以任何合適方式組合。
在本說明書中所參考及/或在任何申請資料表(Application Data Sheet)中所列出之任何專利申請案、專利、非專利公開案或其他揭示材料以引用之方式併入本文中，在某種程度上所併入之材料與本說明書不相矛盾。因而，且在必需之程度上，如本文中所明確闡述之揭示內容取代以引用的方式併入本文中之任何矛盾材料。據稱以引用之方式併入本文中但與本文中所闡述之現有定義、陳述或其他揭示內容材料相矛盾的任何材料或其部分將僅在彼併入之材料與現有揭示內容材料之間不出現矛盾的程度上併入。
術語「包含(comprise)」 (及包含之任何形式，諸如「包含(comprises)」及「包含(comprising)」)、「具有(have)」 (及具有之任何形式，諸如「具有(has)」及「具有(having)」)、「包括(include)」 (及包括之任何形式，諸如「包括(includes)」及「包括(including)」)以及「含有(contain)」 (及含有之任何形式，諸如「含有(contains)」及「含有(containing)」)為開放式連繫動詞。因此，「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個元件之系統具有彼等一或多個元件，但不限於僅擁有彼等一或多個元件。同樣地，「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個特徵之系統、裝置或設備之元件具有彼等一或多個特徵，但不限於僅擁有彼等一或多個特徵。
總之，已描述由利用本文中所描述之概念而產生的眾多益處。出於例示及描述之目的，已呈現一或多種形式之前述描述。其並不意欲為窮盡性的或限於所揭示之精確形式。根據上述教示，修改及變化為可能的。選擇及描述一或多種形式以說明原理及實際應用，由此使熟悉本技藝者能夠利用各種形式及適於所涵蓋之特定用途的各種修改。意欲特此提交之申請專利範圍定義本發明之總範疇。
4-4:截面線
100:放射性同位素活性監測系統/活性量測系統
102:目標總成
104:燃料棒總成
106:感測總成
108:目標材料棒
110:頂部噴嘴
112:開口
114:把手
116:信號電纜、信號線
118:燃料棒
120:網格間隔物
122:孔口板
124:記錄器
200:自供電偵測器總成
202:感測部分
204:發射極線
206:信號線
208:外護套
210:電絕緣體材料
300:俯視圖
302:內殼
304:外部屏蔽件
306:空間
308:內部面
310:外部面
312:線圈
400:方法
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
410:步驟
412:步驟
414:步驟
500:過程、方法
502:步驟
504:步驟
506:步驟
508:步驟
510:步驟
512:步驟
A:箭頭
d:外徑
H:高度
I:電流
L1:長度
L2:長度
可如下根據結合隨附圖式進行之以下描述來理解本文中所描述之具體例的各種特徵連同其優勢。
圖1繪示根據本揭示之至少一個態樣適用於燃料棒總成插入目標之放射性同位素活性監測系統。
圖2繪示根據本揭示之至少一個態樣的自供電偵測器(SPD)總成。
圖3為根據本揭示之至少一個態樣的感測總成之俯視圖。
圖4為根據本揭示之至少一個態樣的沿剖面線4-4截取之感測總成之剖面視圖。
圖5繪示根據本揭示之至少一個態樣的用於量測SPD信號以計算目標總成102之放射性同位素活性之方法。
圖6繪示根據本揭示之至少一個態樣的用於分析所需放射性同位素之總活性之方法。
貫穿若干視圖，對應參考字符指示對應部件。本文中所陳述之示例以一種形式說明本發明之各種具體例，且此類示例並不被視為以任何方式限制本發明之範疇。
100:放射性同位素活性監測系統/活性量測系統
102:目標總成
104:燃料棒總成
106:感測總成
108:目標材料棒
110:頂部噴嘴
112:開口
114:把手
116:信號電纜、信號線
118:燃料棒
120:網格間隔物
122:孔口板
124:記錄器
A:箭頭
I:電流
Claims (19)
- 一種放射性同位素活性監測系統，其包含： 一燃料棒總成，其包含複數個核燃料棒； 一目標總成，其包含： 一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及 至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內；及 一感測總成，其界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性。
- 如請求項1之放射性同位素活性監測系統，其中，該自供電偵測器總成包含： 一感測部分，其包含一發射極線；及 一信號線，其電耦接至該發射極線； 其中該發射極線由一迅速回應的γ敏感材料製成且在暴露於γ輻射時產生一電流；且 其中該發射極線及該信號線經包覆於一外護套中。
- 如請求項2之放射性同位素活性監測系統，其中，該發射極線包含鉑。
- 如請求項2之放射性同位素活性監測系統，其中，該信號線由鋼製成。
- 如請求項2之放射性同位素活性監測系統，其中，該外護套由鋼製成。
- 如請求項2之放射性同位素活性監測系統，其中，該外護套填充有一電絕緣體材料。
- 如請求項6之放射性同位素活性監測系統，其中，該電絕緣體材料為氧化鎂(MgO)。
- 如請求項1之放射性同位素活性監測系統，其中，該感測總成包含： 一內殼； 一外部屏蔽件；及 一空間，其在其間經界定以容納該自供電偵測器總成之一螺旋捲繞感測部分。
- 如請求項8之放射性同位素活性監測系統，其中，該外部屏蔽件由用於屏蔽感測部分發射極線免於源自該感測總成外部之γ輻射的一材料構成。
- 如請求項9之放射性同位素活性監測系統，其中，該外部屏蔽件由鎢(W)構成。
- 如請求項1之放射性同位素活性監測系統，其中，該感測總成連接至一把手。
- 如請求項11之放射性同位素活性監測系統，其中，該把手經組構以將該感測總成定位於該目標總成之頂部處，該目標總成含有待自該燃料棒總成取出/插入至該燃料棒總成中之該等目標材料棒。
- 一種用於量測一自供電偵測器信號以計算一目標總成之放射性同位素活性的方法，一目標總成包含：一頂部噴嘴，其包含一孔口板；及至少一個目標材料棒，其固定地耦接至該孔口板，其中該至少一個目標材料棒可滑動地設置於該燃料棒總成內，該方法包含： 將一感測總成定位於一燃料棒總成上方，該感測總成界定經設定大小且經組構以收納穿過其之該目標總成的一開口，該感測總成包含一自供電偵測器總成以偵測該目標材料棒之放射性同位素活性； 藉由該感測總成自外部γ源獲得一第一背景γ輻射信號量測結果； 藉由一記錄器記錄該第一背景γ輻射信號量測結果； 使該目標總成以一恆定速率通過該感測總成； 當該目標總成通過該感測總成時，藉由該記錄器記錄依據時間而變化之一經量測自供電偵測器信號電流(I)； 在該目標總成完全通過該感測總成之後，自外部γ源獲得一第二背景γ輻射信號量測結果；及 藉由該記錄器記錄該第二背景γ輻射信號量測結果。
- 如請求項13之方法，其包含藉由在該目標總成之一有效長度上對該經量測自供電偵測器信號電流(I)與時間之一擬合函數進行積分來判定該目標總成之總放射性同位素活性。
- 如請求項14之方法，其包含基於一抽取/插入速率及在該目標總成之一有效部分位於由該感測總成界定之該開口內部時所記錄的該經量測自供電偵測器信號電流(I)來判定一積分區。
- 如請求項13之方法，其中，來自外部γ源之該第一背景γ輻射信號量測結果及該第二背景γ輻射信號量測結果藉由量測通過自供電偵測器信號纜線之一電流(I)來獲得。
- 一種用於分析一所需放射性同位素之總活性的方法，該方法包含： 當一目標總成以一恆定速率通過一感測總成時，記錄依據時間而變化之一自供電偵測器信號，其中該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該等目標材料棒； 產生經背景校正之經量測自供電偵測器信號依據沿該目標總成之位置而變化的一表示； 產生一函數，該函數提供該經量測自供電偵測器信號依據目標總成位置(L)而變化的一擬合表示； 在該目標總成之一長度上對該函數進行積分，該目標總成含有正用於產生該所需放射性同位素之該目標材料棒；及 基於γ敏感度將積分值轉換為γ活性。
- 如請求項17之方法，其包含判定是否基於該γ活性來收穫該所需放射性同位素。
- 如請求項17之方法，其中，該函數具有以下形式： - y(L) = a 0+ a 1(L) + a 2(L) 2+a 3(L) 3+ …+ a n(L) n。
Applications Claiming Priority (2)
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