×
10.09.2015
216.013.77b5

КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к космическим ядерным энергетическим установкам. Установка содержит ядерный реактор, радиационную защиту и систему преобразования энергии. Реактор соединен с системой преобразования энергии трубопроводами циркуляции теплоносителя. Внутри корпуса ядерного реактора закреплена активная зона, которая заключена в обечайку с днищем. Обечайка установлена с образованием кольцевого зазора относительно корпуса ядерного реактора для движения по нему охлажденного теплоносителя. Между активной зоной и днищем обечайки образована полость для сбора горячего теплоносителя после его выхода из активной зоны. Ниже уровня активной зоны расположены патрубки подвода и отвода теплоносителя. Патрубки отвода соединены с полостью между днищем обечайки и активной зоной, а патрубки подвода - с кольцевым зазором между обечайкой и корпусом ядерного реактора. Технический результат: снижение потери давления теплоносителя в тракте подачи в активную зону, повышение допускаемых напряжений на стенке корпуса реактора и снижение материалоемкости. 2 ил.
Основные результаты: Космическая ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, в корпусе которого закреплена активная зона, патрубки подвода и установленные ниже активной зоны патрубки отвода теплоносителя, систему преобразования энергии, расположенную под реактором, и трубопроводы циркуляции теплоносителя, соединяющие реактор с системой преобразования энергии через патрубки, отличающаяся тем, что активная зона заключена в обечайку с днищем с образованием полости между днищем и активной зоной, при этом обечайка установлена относительно корпуса реактора с кольцевым зазором, патрубки подвода теплоносителя размещены ниже активной зоны и соединены с кольцевым зазором, а патрубки отвода сообщены с полостью между днищем обечайки и активной зоной.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к ядерным энергетическим установкам, предназначенным для использования в качестве источников электрической энергии космических аппаратов.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к изобретению является космическая ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, в корпусе которого закреплена активная зона, патрубки подвода и расположенные ниже уровня активной зоны патрубки отвода теплоносителя, расположенную под реактором систему преобразования энергии и трубопроводы циркуляции теплоносителя, соединяющие реактор с системой преобразования энергии через патрубки (патент РФ №2321086, МПК G21D 1/00, опубл. 27.03.2008).

В известной космической ядерной энергетической установке активная зона контактирует непосредственно с внутренней поверхностью корпуса реактора. Патрубки подвода теплоносителя расположены в верхней части корпуса реактора над активной зоной, поэтому теплоноситель от системы преобразования энергии поступает во внутреннее пространство реактора по трубопроводам циркуляции, проведенным вдоль всей длины его корпуса. Пройдя через активную зону сверху вниз, теплоноситель выходит из реактора через патрубки отвода.

Недостатком такой реакторной установки является низкий коэффициент полезного действия из-за: увеличенных потерь давления теплоносителя вследствие встречного направления струй и резкого расширения проходного сечения теплоносителя при его выходе из трубопроводов циркуляции во внутриреакторное пространство над активной зоной.

Кроме того, из-за непосредственного контакта внутренней поверхности корпуса ядерного реактора с горячей активной зоной в стенке корпуса реактора происходит снижение допускаемых напряжений, вследствие чего ее толщину необходимо выполнять значительно большей, что совместно с наличием массивных подводящих трубопроводов теплоносителя приводит к избыточной массе установки.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение коэффициента полезного действия установки и снижение теплового воздействия на корпус реактора со стороны активной зоны при минимизации габаритов конструкции.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потери давления теплоносителя в тракте подачи в активную зону, повышение допускаемых напряжений на стенке корпуса реактора и снижение материалоемкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в космической ядерной энергетической установке, содержащей ядерный реактор, в корпусе которого закреплена активная зона, патрубки подвода и расположенные ниже уровня активной зоны патрубки отвода теплоносителя, расположенную под реактором систему преобразования энергии и трубопроводы циркуляции теплоносителя, соединяющие реактор с системой преобразования энергии через патрубки, согласно настоящему изобретению, активная зона заключена в обечайку с днищем с образованием полости между днищем и активной зоной, при этом обечайка расположена относительно корпуса реактора с кольцевым зазором, патрубки отвода сообщены с полостью между днищем обечайки и активной зоной, а патрубки подвода сообщены с кольцевым зазором между обечайкой и корпусом реактора ниже уровня активной зоны.

Кольцевой зазор, образованный между обечайкой и корпусом реактора, служит трактом подачи охлажденного теплоносителя во внутреннее пространство реактора вместо массивных трубопроводов. Тракт теплоносителя в виде кольцевого зазора позволяет снизить потери давления теплоносителя за счет большей равномерности потока и меньшей площади трения в процессе течения. Обечайка с днищем, установленная вокруг активной зоны, разделяет охлажденный теплоноситель, подводимый к активной зоне, и горячий, проходящий сверху вниз через нее, исключая тем самым смешивание потоков. Полость, образованная между днищем обечайки и активной зоной, необходима для сбора теплоносителя, выходящего из активной зоны. А патрубки отвода, сообщенные с указанной полостью, служат выходом для теплоносителя из полости. Сообщение патрубков подвода теплоносителя с кольцевым зазором ниже уровня активной зоны позволяет организовать движение охлажденного теплоносителя вдоль всего корпуса реактора, защищая его от теплового воздействия активной зоны по всей ее высоте, повышая тем самым допускаемые напряжения стенки корпуса и позволяя снизить ее толщину.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема ядерной энергетической установки, на фиг. 2 изображен ядерный реактор космической энергетической установки (продольный разрез).

Космическая ядерная энергетическая установка содержит ядерный реактор 1, например газоохлаждаемый, радиационную защиту 2 и систему преобразования энергии 3, в которую входят холодильник-излучатель, компрессор и другие агрегаты контура охлаждения ядерного реактора 1. Внутри корпуса 5 ядерного реактора 1 закреплена активная зона 6, заключенная в обечайку с днищем 7. Между активной зоной 6 и днищем обечайки 7 образована полость 8 для сбора горячего теплоносителя после его выхода из активной зоны 6. Обечайка 7 установлена с образованием кольцевого зазора 9 относительно внутренней поверхности корпуса 5 ядерного реактора 1 для движения по нему охлажденного теплоносителя. Реактор 1 соединен с системой 3 трубопроводами циркуляции теплоносителя 4 через патрубки подвода 10 и отвода 11 теплоносителя, расположенные ниже уровня активной зоны 6. Патрубки отвода 11 сообщены с полостью 8 между днищем обечайки 7 и активной зоной 6, а патрубки подвода 10 - с кольцевым зазором 9 между обечайкой 7 и корпусом 5.

Космическая ядерная энергетическая установка работает следующим образом.

Теплоноситель, например гелий-ксеноновая смесь, поступает в ядерный реактор 1 через патрубки подвода 10 и далее по кольцевому зазору 9 между корпусом реактора 5 и обечайкой 7 активной зоны 6 направляется в пространство под крышкой реактора, где разворачивается на 180° и входит в активную зону 6. Проходя через нее сверху-вниз газ нагревается и поступает в полость 8, откуда через патрубки отвода 11 теплоноситель попадает в систему преобразования энергии 3, где происходит выработка электрической энергии необходимой для работы электроракетных двигателей. После этого теплоноситель поступает в компрессор (на череже не показан), который обеспечивает циркуляцию теплоносителя по контуру, а затем - в холодильник-излучатель (не показан), где происходит сброс остаточного тепла в космическое пространство. Из холодильника-излучателя теплоноситель по трубопроводам циркуляции 4 направляется обратно через патрубки подвода 10 в кольцевой зазор 8, где контур гелий-ксеноновой смеси замыкается.

В предлагаемом варианте подвода газового теплоносителя к активной зоне потери давления теплоносителя оказываются ниже, чем в случае подвода по трубопроводам по следующим причинам: при резком расширении тракта на выходе из трубы в зону смешения над активной зоной образуются вихри, для поддержания вращения которых затрачивается большое количество энергии. Кроме того, встречное направление струй газа из разных подводящих трубопроводов приводит к большим потерям при столкновении и перемешивании этих струй, а также к большой неравномерности потока перед входом в активную зону, что вынуждает устанавливать специальную дроссельную решетку перед входом для выравнивания поля скоростей, которая также создает значительное сопротивление. При подаче же теплоносителя по кольцевому зазору, смена направления течения перед входом в активную зону происходит плавно, а равномерность потока избавляет от необходимости установки перед входом в активную зону дополнительной решетки. Все вышеизложенное позволяет сделать однозначный вывод о том, что сопротивление в тракте в виде кольцевого зазора значительно ниже, нежели в прототипе. Снижение потерь давления в тракте теплоносителя, в свою очередь, повышает коэффициент полезного действия установки.

Кроме того, охлажденный теплоноситель, движущийся на вход в активную зону по кольцевому зазору между обечайкой и корпусом реактора, охлаждает внутреннюю поверхность корпуса, что позволяет уменьшить толщину его стенки, увеличить допускаемые напряжения в ней и использовать отработанные высокотехнологичные материалы, отказавшись от низкотехнологичных жаропрочных сплавов.

Космическая ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, в корпусе которого закреплена активная зона, патрубки подвода и установленные ниже активной зоны патрубки отвода теплоносителя, систему преобразования энергии, расположенную под реактором, и трубопроводы циркуляции теплоносителя, соединяющие реактор с системой преобразования энергии через патрубки, отличающаяся тем, что активная зона заключена в обечайку с днищем с образованием полости между днищем и активной зоной, при этом обечайка установлена относительно корпуса реактора с кольцевым зазором, патрубки подвода теплоносителя размещены ниже активной зоны и соединены с кольцевым зазором, а патрубки отвода сообщены с полостью между днищем обечайки и активной зоной.
КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 556.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
Показаны записи 1-10 из 411.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
+ добавить свой РИД