0預(yù)設(shè)的狀態(tài)，S卩，假設(shè)電力消失時(shí)（不論是設(shè)計(jì)中或意外） 或是當(dāng)異常狀況發(fā)生時(shí)閥門(mén)的狀態(tài)。圖1的閥門(mén)被配置提供保全預(yù)設(shè)狀態(tài)。為此，燃料氣 體控制閥門(mén)60 (燃料）以及工藝氣體控制閥門(mén)60 (工藝）配置成預(yù)關(guān)（即預(yù)設(shè)為關(guān)），而攜 帶氣體控制閥門(mén)60 (攜帶）以及旁路控制閥門(mén)60 (旁路）配置成預(yù)開(kāi)（即預(yù)設(shè)為開(kāi)）。
[0060] 相似地，圖2中示出的路由器閥門(mén)，被配置提供保全預(yù)設(shè)狀態(tài)。為此，燃料氣體控 制閥門(mén)90 (燃料）工藝氣體控制閥門(mén)90 (工藝），以及控制閥門(mén)90 (循環(huán)）配置成預(yù)關(guān)（即 預(yù)設(shè)為關(guān)），而攜帶氣體控制閥門(mén)90 (攜帶）配置成預(yù)開(kāi)（即預(yù)設(shè)為開(kāi)）。這個(gè)氣體路由 器因此預(yù)設(shè)流經(jīng)核心20的氣體不進(jìn)入再循環(huán)的特性，而是攜帶氣體由攜帶氣體入口氣門(mén) 40(攜帶）流經(jīng)核心，并且經(jīng)過(guò)路由器沖刷氣門(mén)40(沖刷）流出。如上所述，壓力釋放閥門(mén) 80確保系統(tǒng)維持一個(gè)安全操作壓力而檢測(cè)閥門(mén)90 (檢測(cè)_2)則防止反應(yīng)晶格被污染。
[0061] 下文會(huì)更詳細(xì)描述，反應(yīng)器的運(yùn)作開(kāi)始于攜帶氣體流入反應(yīng)器15從晶格中移除 游離氧的程序，接著是加入氫或工藝氣體（如氨）混合并從晶格中移除氧化物。此后，燃料 氣體混入攜帶氣體中啟動(dòng)反應(yīng)，反應(yīng)器流出的氣體再循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器。在反應(yīng)器運(yùn)行產(chǎn)生 能量期間，控制系統(tǒng)95將不時(shí)地決定燃料與攜帶氣體的混合物需要更豐富（增加燃料含 量）或稀釋?zhuān)ń档腿剂虾浚?。為了支援這個(gè)運(yùn)作，在路由器35中的路由器閥門(mén)90(...) 將被控制影響路由器氣門(mén)40(...)之間的連接。
[0062] 下表闡述了氣體路由器的狀態(tài)。
[0063]
[0064] 如上所述，圖1示出壓力釋放閥門(mén)80以及85,其中壓力釋放閥門(mén)85用在使用第 二再循環(huán)路徑55的循環(huán)對(duì)流系統(tǒng)。雖然可以方便提供一個(gè)可選擇配置使用一個(gè)或另一個(gè) 再循環(huán)路徑50及55的系統(tǒng)，也可以意圖提供一個(gè)具備其一而不是兩者的系統(tǒng)。圖3及圖 4示出這個(gè)系統(tǒng)。
[0065] 圖3示意出反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的氣流控制僅包含再循環(huán)路徑50(圖1中的再循環(huán)路徑 55并不存在）。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，可以只使用一個(gè)壓力釋放閥門(mén)，雖然也沒(méi)有根本的原因不應(yīng) 該提供全部?jī)蓚€(gè)。這在圖中被表示為圍繞壓力釋放閥門(mén)80及85的虛線框，這個(gè)圖形符號(hào) 表示可以使用一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)。如果壓力釋放閥門(mén)80被去除，則將不需要路由器沖刷氣門(mén) 40(沖刷）或者包含檢測(cè)閥門(mén)90(檢測(cè)_2)的內(nèi)部路由器通路。
[0066] 圖4示意出設(shè)計(jì)成在循環(huán)對(duì)流模式下運(yùn)作的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)中的氣流控制。這個(gè)結(jié)構(gòu) 僅包含再循環(huán)路徑55(圖1中示出的再循環(huán)路徑50并不存在），而且僅包含壓力釋放閥門(mén) 85(圖1中示出的壓力釋放閥門(mén)80并不存在）。因?yàn)闆](méi)有再循環(huán)路徑50,路由器35不需 要循環(huán)入口氣門(mén)40 (循環(huán)）或是沖刷氣門(mén)40 (沖刷）。更進(jìn)一步，不再需要包含檢測(cè)閥門(mén) 90 (檢測(cè)_1)，循環(huán)閥門(mén)90 (循環(huán)），以及檢測(cè)閥門(mén)90 (檢測(cè)_2)的內(nèi)部路由器通路。
[0067] 栗65被畫(huà)上虛線圍繞，表示在一般運(yùn)作中并不需要。在一些狀況中，提供栗會(huì)優(yōu) 于僅靠氣源以及管線中的元件提供的壓力。這些狀況可能包含，舉例來(lái)說(shuō)，以攜帶氣體快速 洗凈系統(tǒng)，或從核心中移除氧（下文中將會(huì)仔細(xì)描述）。
[0068] 如上所述，圖4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成在循環(huán)對(duì)流模式下運(yùn)作。這是透過(guò)提供從頂端到底 端的路徑以及在回路中抽取熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。冷卻氣體將增加氣體的密度，使得氣體因重力而下 降。同時(shí)，在氣體封閉區(qū)域20GE中的氣體因加熱降低密度而在系統(tǒng)中上升，設(shè)置一個(gè)對(duì)流 單元讓氣體在系統(tǒng)中循環(huán)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室應(yīng)該是直立的。強(qiáng)迫多余的氣體進(jìn)入反應(yīng) 器會(huì)造成壓力釋放閥門(mén)85釋放氣體離開(kāi)反應(yīng)器，并允許改變系統(tǒng)中燃料對(duì)攜帶或者工藝 氣體中的濃度。
[0069] 圖5示意出如圖1所示出的系統(tǒng)中氣體供應(yīng)器以及路由器部分進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。除 了圖1示出的元素之外，圖中示出圖1沒(méi)有的元件，同時(shí)示出控制系統(tǒng)95?？刂葡到y(tǒng)95配 合箭號(hào)表示，一端連接至控制系統(tǒng)，另一端有一個(gè)黑圓點(diǎn)，表示連接至其他元件。圖中也示 出與控制系統(tǒng)連接的各個(gè)元件（連接以箭頭表示，一端連接至這個(gè)個(gè)別元件，另一端有一 個(gè)黑圓點(diǎn)，表示連接至控制系統(tǒng)）。從攜帶氣源30 (攜帶），燃料氣源30 (燃料），以及可選 擇的一個(gè)或多個(gè)工藝氣源30 (工藝）到路由器35的導(dǎo)管，分別裝置有壓力調(diào)整器100。除 此之外，一個(gè)單獨(dú)的壓力調(diào)整器裝置在從攜帶氣源30 (攜帶）到旁路45的路徑上。
[0070] 從攜帶氣源30 (攜帶），燃料氣源30 (燃料），以及可選擇的一個(gè)或多個(gè)工藝氣源 30 (工藝）到路由器35的導(dǎo)管，分別裝置有質(zhì)量流量控制器105,用以監(jiān)視并控制流出各自 氣源的氣體。通常不需要在旁路45中裝置質(zhì)量流量控制器。閥門(mén)90中的任何一個(gè)可以被 關(guān)閉或切換至關(guān)的位置來(lái)關(guān)閉相對(duì)的氣體供應(yīng)，例如要允許讓對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量控制器進(jìn)行 維護(hù)操作。在栗65與加熱器70之間加裝質(zhì)量流量控制器，也可能是被希望的。
[0071] 反應(yīng)器
[0072] 圖6示意出圖1的系統(tǒng)中反應(yīng)器15及其所連接的元件的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。特別地， 聲子產(chǎn)生器110提供聲子，用以激勵(lì)晶格結(jié)構(gòu)20L來(lái)起始反應(yīng)，而且可能提供更多的聲子給 晶格，用以控制反應(yīng)溫度低于使得晶格含有足夠的聲子可以無(wú)需更多從聲子產(chǎn)生器110來(lái) 的聲子就可以反應(yīng)的溫度。
[0073] 聲子產(chǎn)生器可以提供聲子使用以下一種或多種形式來(lái)激勵(lì)晶格：熱（例如使用電 阻加熱器）；超音波（例如使用音源產(chǎn)生連續(xù)或間歇的聲子）；電磁（例如從低擴(kuò)展至高 頻）；或電子的刺激（例如短脈沖，參考戈德斯_2007中的量子脈沖）。在戈德斯_2007中 描述的電子和中子捕獲機(jī)制所導(dǎo)致的氣體的熱的增加決定了回饋。
[0074] 反應(yīng)器15顯示更多的細(xì)節(jié)。如果系統(tǒng)需要電流通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)20L，氣體封閉區(qū)域 20GE可以由石英，鋁，或其他合適的介電材料所制成。此外，氣體封閉區(qū)域可以由可導(dǎo)電的 外層所構(gòu)成，形成晶格與這個(gè)外面導(dǎo)體的傳導(dǎo)線，用以傳導(dǎo)電流沖擊，穿過(guò)反應(yīng)晶格。
[0075] 溫度傳感器115a和115b提供核心20以及離開(kāi)核心的氣體的溫度量測(cè)。盡管圖 示溫度傳感器115a測(cè)量晶格結(jié)構(gòu)20L的溫度，可以另外或更進(jìn)一步量測(cè)包圍晶格的氣體溫 度或是封閉區(qū)域20GE外圍表面的溫度。另外的溫度傳感器120位于反應(yīng)器的上流，用以維 持離開(kāi)加熱器70的氣體溫度在最佳溫度。一個(gè)氧傳感器125位于再循環(huán)路徑50,主要用來(lái) 決定在如下文討論的開(kāi)始階段中，何時(shí)發(fā)生足夠的氧化物被移除。
[0076] 圖6也示出一個(gè)過(guò)程熱移除元件130,熱連接反應(yīng)容器25和冷卻器75,避免過(guò)熱， 但是更特別地在實(shí)際商用系統(tǒng)中供熱。這個(gè)過(guò)程熱移除元件可以包含任何商業(yè)可用的熱交 換器，直接熱轉(zhuǎn)換單元，或凝結(jié)單元。
[0077] 特宙的反應(yīng)器實(shí)施例一內(nèi)部表而的晶格
[0078] 圖7A示出一個(gè)搭配如上提及的傳導(dǎo)線的反應(yīng)器核心20的一個(gè)實(shí)作的透視圖。這 個(gè)核心有終端管135a以及136b突出于核心相對(duì)的兩端。這些終端管提供流入及流出氣體 導(dǎo)管，同時(shí)提供結(jié)構(gòu)支撐以及封裝，更進(jìn)一步作為同軸傳導(dǎo)線中的中央電極。核心以及終端 管優(yōu)選是圓柱管的結(jié)構(gòu)。核心在這個(gè)視圖中被示出的部分是氣體封閉區(qū)域20GE的外表面， 而且外徑大于終端管。下文中將會(huì)討論，核心實(shí)際上是由內(nèi)到外一系列在圓柱基底外表面 的沉積層所構(gòu)成，晶格結(jié)構(gòu)20L是形成在管狀氣體封閉區(qū)域的內(nèi)表面的圓柱層。盡管是以 圓管來(lái)討論的，其他的截面也是可能的。
[0079] 圖7B是反應(yīng)器核心7A的側(cè)視圖，示出鄰近反應(yīng)器端點(diǎn)的區(qū)域。核心的中間部分， 占據(jù)主要的長(zhǎng)度，以中斷來(lái)顯示，用以讓終端可以用更高的放大來(lái)顯現(xiàn)。圖7C是圖7A反應(yīng) 器核心的端點(diǎn)視圖。圖7D是圖7A反應(yīng)器核心終端管135b的透視圖。圖7E是圖7B反應(yīng) 器核心從7E到7E這條線的剖面視圖，圖7F是圖7E的局部放大圖。
[0080] 從外至內(nèi)，核心包含三個(gè)同軸層：外部金屬層140,一個(gè)介電層145,部分揭露在圖 7A中，內(nèi)層150是金屬晶格材料（在本例為鎳），相當(dāng)于晶格結(jié)構(gòu)20L。這個(gè)終端管斜切其 端面為截頭圓錐形（逐漸縮?。?，用以提供較窄的管孔與較寬的核心孔（以終端管的外徑來(lái) 定義）間的轉(zhuǎn)換。晶格材料的內(nèi)層150以及外面金屬層140,中間以介電層145隔開(kāi)，定義 這些同軸傳導(dǎo)線的電極。
[0081 ] 圖8A是提供制造圖7A中的反應(yīng)器核心時(shí)使用，視為消耗品的軸心155的透視圖。 圖8B是反應(yīng)器核心的剖面視圖，相當(dāng)于圖7E的剖面視圖，但包含軸心。圖8C是圖8B的局 部放大圖。在一個(gè)目前的實(shí)施例中軸心155是鋁，但也可以是選擇由其他合適的蝕刻材料 構(gòu)成?？梢钥闯觯S心有截頭圓錐形終端。
[0082] 最初，在制造時(shí)，提供復(fù)合的基底結(jié)構(gòu)包含一對(duì)間隔的管135,被軸心155分開(kāi)。管 135的終端如上所述斜切，而軸心的終端斜切，以便套進(jìn)管中斜切的終端。換一種方式說(shuō)， 軸心的終端是突出的，而管的終端是內(nèi)凹的。終端管135的外徑與軸心155的外徑相匹配。 這些元件的孔徑也相匹配，所以終端管與軸心透過(guò)在一個(gè)外徑合適在終端管與軸心內(nèi)滑動(dòng) 的桿上一起滑動(dòng)，可以很簡(jiǎn)單被對(duì)齊。
[0083] 其次，一個(gè)晶格材料層（例如鎳）是用任何程序沉積在基底上，例如電鍍或是等離 子噴涂。終端管可以電鍍銅，用以降低在終端管的外表面與晶格材料之間的阻抗，或是銅可 以在基底被組合后沉積。軸心的外表面可以使粗糙，用以增加晶格材料的表面積。
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