Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2035070

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА

Имя изобретателя: Васильев А.А.; Данилов М.М.; Катаржнов Ю.Д.; Киселев Г.В.; Кушин В.В.; Недопекин В.Г.; Плотников С.В.; Рогов В.И.; Чувило И.В.; Гребенкин К.Ф. 
Имя патентообладателя: Акционерное общество закрытого типа - Центр ускорительных технологий "Каскад"
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1993.04.27 

Использование: ядерная энергетика. Сущность изобретения: установка содержит по крайней мере один ускоритель и одну подкритическую и размножающую нейтроны ячейку, выполненную в виде размещенного в защитном боксе цилиндрического бланкета, расположенного вокруг нейтронопроизводящей мишени, взаимодействующей с пучком ионов ускорителя. Бланкет разделен на размножающиеся нейтроны секции по крайней мере одним кольцевым нейтронным вентилем. Поглощение потока нейтронов вентилем из размножающей секции в соседнюю по направлению к мишени составляет 10 - 1000 раз.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано при решении проблемы ядерного ожигания оружейного плутония и урана-235 с получением полезной энергии.

Известна энергетическая ядерная установка (ЭЯУ), содержащая канальный ядерный реактор РЕМК-1000. Активную зону этого реактора можно представить состоящей из 117 идентичных подкритических полиячеек, связанных по нейтронному потоку. Полиячейки в совокупности образуют активную зону канального реактора в критическом состоянии [1]

Недостатком известной ЭЯУ является ее низкая ядерная безопасность, связанная с возникновением положительной обратной связи по нейтронному потоку между полиячейками.

Наиболее близким техническим решением является ЭЯУ, содержащая по крайней мере один ускоритель и одну подкритическую и размножающую нейтроны ячейку, выполненную в виде размещенного в защитном боксе цилиндрического бланкета, расположенного вокруг нейтронопроизводящей мишени, взаимодействующей с пучком ионов от ускорителя с энергией порядка 1 ГэВ, паропроизводящую установку и электрогенератор [2]

Недостатком этого решения является большая энергонапряженность размножающей нейтроны ячейки, что приводит к снижению надежности и ядерной безопасности ЭЯУ.

Техническим результатом предложения является повышение ядерной безопасности ЭЯУ путем понижения энергонапряженности отдельной размножающей нейтроны ячейки путем секционирования нейтронными вентилями ее активной зоны и использования ускорителей с пониженной энергией ионов при сохранении суммарной мощности ЭЯУ.

Сущность изобретения состоит в том, что в ЭЯУ, содержащую по крайней мере один ускоритель и одну подкритическую и размножающую нейтроны ячейку, выполненную в виде размещенного в защитном боксе цилиндрического бланкета, расположенного вокруг нейтронопроизводящей мишени, взаимодействующей с пучком ионов от ускорителя, а бланкет разделен на размножающие нейтроны секции по крайней мере одним кольцевым нейтронным вентилем, обеспечивающим поглощение потока нейтронов из размножающей секции в соседнюю по направлению к мишени в 10-1000 раз.

Сущность изобретения состоит и в том, что нейтронный вентиль выполнен в виде расположенных в направлении от мишени сплошных слоев поглотителя тепловых нейтронов и замедлителя быстрых нейтронов.

Сущность изобретения состоит и в том, что число нейтронных вентилей в одной ячейке не превышает пяти.

На фиг. представлена функциональная схема ЭЯУ для случая, когда предложенная ЭЯУ содержит шесть энергетических блоков, в каждом из которых предусмотрен ускоритель, а активная зона каждой ячейки секционирована одним нейтронным вентилем. Размножающая нейтроны ячейка 1 выполнена в виде подкритического бланкета 2 с расположенной в его центре нейтронопроизводящей мишенью 3, секционированного нейтронным вентилем 4 и заключенного в соответствующий защитный бокс 5. Каждая мишень 3 связана с соответствующим ускорителем дейтонов 6. Каждая ячейка 1 связана с входным 7 и выходным 8 коллекторами. Выходной коллектор 8 через теплообменник-парогенератор 9 и главный циркуляционный насос 10 связан с входным коллектором 7. Теплообменник-парогенератор 9 связан с блоком турбин 11 и генератором 12 электрической энергии. Каждый из нейтронных вентилей 4 выполнен в виде сплошного кольцевого цилиндра и состоит из поглотителя тепловых нейтронов, например, бора толщиной 2-5 см и замедлителя быстрых нейтронов, например углерода толщиной 30-50 см, причем первым по отношению к мишени 3 устанавливается слой поглотителя тепловых нейтронов.

ЭЯУ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Каждый из ускорителей 6 производит пучок ионов, например дейтонов, с энергией в диапазоне (20-200) МэВ, которыми облучают соответствующую мишень 3 (литиевую или бериллиевую), рождающую поток первичных нейтронов, которые размножаются в первой (центральной) секции каждого из шести подкритических бланкетов 2 и через нейтронный вентиль 4 попадают во вторую (периферийную), и подкритическую, размножающую секцию бланкета 2. Размножающие секции бланкета 2 изготавливаются по реакторным технологиям и имеют спектр нейтронов достаточно жесткий, чтобы нейтроны с минимальным поглощением проходили через вентиль 4 в направлении от мишени 3. В обратном направлении, к центру бланкета 2, прохождение нейтронов ослабляется в 10-1000 раз, поскольку работает структура вентиля 4: последовательное замедление и захват нейтронов. Каждая секция бланкета 2 работает в подкритическом режиме с эффективным коэффициентом размножения К_эф=0,90-0,97, максимальная величина которого определяется условиями ядерной безопасности. Таким образом, образовавшиеся от мишени 3 нейтроны умножаются в первой размножающей нейтроны секции бланкета 2 с коэффициентом умножения К_у=1/(1-К_эф), а скорость генерации нейтронов деления n₁ в первой секции бланкета 2:

n₁=1· K_y ·K_пр, н/с, где I ток пучка ускоренных дейтонов;

К_пр коэффициент преобразования дейтонов в нейтроны.

Размножающая секция создается с большой утечкой нейтронов через боковую поверхность и вентиль 4 так, чтобы коэффициент передачи нейтронов из предыдущей в последующую секцию К_nбыл не менее 0,1 такая часть нейтронов поступает на возбуждение (размножение) последующей секции бланкета, где размножается с соответствующим К_эфэтой секции. Следовательно, скорость генерации нейтронов n₂ во второй секции бланкета 2 будет

n₂=n₁ ·K_y ·К_n=I ·K_y²·K_n ·К_пр, н/с

Таким образом, каждый из секционированных нейтронными вентилями 4 бланкетов 2 работает как умножитель нейтронов от мишени 3 с существенно большим коэффициентом умножения нейтронов, чем для обычного односекционного бланкета, причем каждая секция бланкета 2 имеет заданную величину К_эф, определяемую требованиями ядерной безопасности установки.

Теплоноситель, охлаждающий бланкет 2, по трубам выходного коллектора 8 поступает в теплообменник-парогенератор 9, где частично испаряется и приводит в действие блок турбин 11, запускающий генератор электрической энергии 12. Конденсат после конденсаторов турбин 11 через главный циркуляционный насос 10 вновь подается через трубы входного коллектора 7 в каждую из ячеек 1.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая по крайней мере одну подкритическую и размножающую нейтроны ячейку, выполненную в виде размещенного в защитном боксе цилиндрического бланкета, расположенного вокруг нейтронопроизводящей мишени, взаимодействующей с пучком ионов ускорителя, отличающаяся тем, что бланкет разделен на размножающие нейтроны секции по крайней мере одним кольцевым нейтронным вентилем, обеспечивающим поглощение потока нейтронов из размножающей секции в соседнюю по направлению к мишени в 10 1000 раз.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нейтронный вентиль выполнен в виде расположенных в направлении от мишени сплошных слоев поглотителя тепловых нейтронов и замедлителя быстрых нейтронов.

3. Установка по п.1 и/или 2, отличающаяся тем, что число нейтронных вентилей в одной ячейке не превышает пяти.

Версия для печати
Дата публикации 25.03.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов