×
25.08.2017
217.015.aa03

Результат интеллектуальной деятельности: Быстрый импульсный реактор с модуляцией реактивности

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области преобразования ядерной энергии. Быстрый импульсный реактор содержит активную зону, корпус реактора (5), модулятор реактивности, защитный экран (4). Активная зона помещается в корпус реактора (5). Модулятор реактивности, охватывающий по всей высоте активную зону, установлен за корпусом реактора (5) коаксиально с ним и состоит из двух частей, подвижной и неподвижной (8). Неподвижная часть модулятора реактивности выполнена из одного отражателя нейтронов. Подвижная часть модулятора реактивности выполнена из металлической цилиндрической оболочки (6) с накладкой из поглотителя нейтронов (7) и содержит вкладыш (1) из делящегося материала высотой на полную высоту активной зоны и на полную толщину металлической цилиндрической оболочки (6) подвижной части модулятора реактивности в азимутальном направлении. Вкладыш чередуется с накладкой из поглотителя нейтронов (7). Подвижная часть модулятора реактивности расположена между корпусом реактора (5) и неподвижной частью модулятора реактивности (8) с зазором по отношению к ним. Технический результат - получение более мощных и коротких импульсов в реакторе. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области преобразования ядерной энергии и может быть использовано в реакторно-лазерной установке импульсного периодического действия с прямой накачкой осколками деления.

Известен ядерный реактор с модуляцией реактивности, содержащий модулятор реактивности для периодического изменения реактивности ядерного реактора (модуляции), состоящий из трех коаксиальных цилиндров с дискретно нанесенным на боковые поверхности поглотителем нейтронов [Устройство для модуляции реактивности ядерного реактора. А.с. СССР на изобретение SU 387621, 10.04.1972]. В модуляторе реактивности один цилиндр неподвижен, а остальные могут вращаться с различными угловыми скоростями. При совместном вращении цилиндров периодически меняется эффективная поверхность поглощения. Меняя количество вращающихся цилиндров и их скорость вращения, можно получать импульсы генерации нейтронов в реакторе с различными характеристиками.

Недостатком известного устройства является относительно невысокая модуляция реактивности реактора, обеспечиваемая модулятором реактивности, вследствие нанесения на боковые поверхности коаксиальных цилиндров модулятора реактивности только поглощающего нейтроны материала без использования делящегося и отражающего нейтроны материалов. В результате снижаются нейтронные потоки в активной зоне реактора, приводя к неэффективному использованию данного реактора в качестве импульсного источника нейтронов для накачки лазера.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является ядерный реактор с модуляцией реактивности, содержащий активную зону, модулятор реактивности, выполненный в виде двух вращающихся металлических цилиндров, коаксиальных с активной зоной и охватывающих ее по высоте, и два отражателя нейтронов [Гулевич А.В., Дьяченко П.П., Кухарчук О.Ф., Фокина О.Г. Быстрый импульсно-периодический реактор для мощных лазеров с ядерной накачкой. Атомная энергия, т. 113, вып. 4, октябрь 2012]. В модуляторе реактивности каждый цилиндр снабжен двумя секторными накладками из нейтронопоглощающего материала чередующимися с двумя сквозными каналами по всей высоте цилиндра модулятора реактивности. Внешний цилиндр модулятора реактивности вращается с постоянной угловой скоростью, а у внутреннего цилиндра скорость вращения можно варьировать. В результате при вращении цилиндров и совмещении каналов с отражателями нейтронов можно получать импульсы в реакторе с различными характеристиками.

Недостатком известного устройства является отсутствие делящегося материала в модуляторе реактивности, что приводит к недостаточной модуляции реактивности реактора и, соответственно, к относительно невысокому нейтронному потоку в импульсе реактора, что не позволяет эффективно использовать данный реактор в качестве импульсного источника нейтронов для накачки лазера.

Задача изобретения состоит в исключении указанного недостатка, а именно в увеличении потока нейтронов в импульсе реактора.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где на фиг. 1 представлена схема быстрого импульсного реактора с модуляцией реактивности в поперечном сечении, а на фиг. 2 - продольное сечение реактора. На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - вкладыш; 2 - впускной коллектор; 3 - защитная оболочка; 4 - защитный экран; 5 - корпус реактора; 6 - металлическая цилиндрическая оболочка; 7 - накладка из поглотителя нейтронов; 8 - неподвижная часть модулятора реактивности; 9 - несущая труба; 10 - опорная плита; 11 - органы регулирования и защиты; 12 - тепловыделяющая сборка.

Быстрый импульсный реактор с модуляцией реактивности содержит активную зону, корпус реактора 5, модулятор реактивности, защитный экран 4.

Активная зона набирается из тепловыделяющих сборок 12 и расположена в корпусе реактора 5.

Модулятор реактивности состоит из двух частей, из подвижной части модулятора реактивности и неподвижной части модулятора реактивности 8. Модулятор реактивности установлен за корпусом реактора 5, коаксиально с ним. Высота модулятора реактивности равна высоте активной зоны для обеспечения требуемой модуляции реактивности в реакторе.

Подвижная часть модулятора реактивности выполнена из металлической цилиндрической оболочки 6.

На внешнюю поверхность металлической цилиндрической оболочки 6 нанесена накладка из поглотителя нейтронов 7, покрытая защитной оболочкой 3. Защитная оболочка 3 предотвращает рассыпание материала, из которого изготовлена накладка из поглотителя нейтронов 7. В качестве материала накладки из поглотителя нейтронов 7 используют кадмий, карбид бора, оксид европия.

Подвижная часть модулятора реактивности снабжена вкладышем 1 из делящегося материала. Вкладыш 1 расположен на полную высоту активной зоны и по всей толщине металлической цилиндрической оболочки 6 подвижной части модулятора реактивности в азимутальном направлении, чередуется с накладкой из поглотителя нейтронов 7 и находится, по меньшей мере, в одной области подвижной части модулятора реактивности. Использование вкладыша 1, выполненного из делящегося материала, увеличивает нейтронный поток в импульсе реактора.

Неподвижная часть модулятора реактивности 8 выполнена, по меньшей мере, из одного отражателя нейтронов. Толщина отражателя нейтронов определяется требуемой модуляцией реактивности. Неподвижная часть модулятора реактивности 8 устанавливается с зазором между защитным экраном 4 и подвижной частью модулятора реактивности. Зазоры необходимы для охлаждения реактора во время генерации импульсов нейтронов. В качестве делящегося материала вкладыша 1 используют уран, плутоний, торий, их сплавы и соединения.

Защитный экран 4 окружает снаружи весь реактор.

Пример конкретного исполнения устройства

Все реакторное оборудование быстрого импульсного реактора с модуляцией реактивности устанавливается на несущей трубе 9, выполненной из стали, с внешним диаметром 56 мм и толщиной стенки 5 мм. Активная зона набирается из тепловыделяющих сборок (ТВС) 12, которые вставлены в нижнюю опорную плиту 10 и дистанционируются дополнительными решетками по высоте. Зазор между ТВС ~1 мм. В каждой ТВС, представляющей из себя правильный шестигранник из стали с толщиной стенки 0,5 мм, установлено по семь тепловыделяющих элементов (твэлов) диаметром 6,9 мм. Твэлы дистанционированы друг от друга проволокой диаметром 0,4 мм. Активная часть твэла набирается из таблеток спеченной двуокиси плутония с внутренней газовой полостью, заполненной гелием. Плотность топлива - 11,46⋅103 кг/м3. Высота активной части твэла составляет 1480 мм, по обоим ее торцам установлены блочки из бериллия высотой 40 мм, при этом полная высота всей активной зоны реактора равна 1560 мм. В верхней части твэла топливные таблетки прижаты пружиной. Общее количество ТВС в активной зоне реактора составляет 102 шт., твэлов - 714 шт., общая загрузка реактора по топливу ~300 кг.

Активная зона размещена внутри корпуса реактора 5, выполненного из стали, диаметром 274 мм с толщиной стенки 4 мм. Снаружи реактор по высоте активной зоны окружен защитным экраном 4, представляющим из себя двустенную стальную оболочку диаметром 350 мм с толщиной стенки 2 мм, внутри которой помещен кадмий толщиной 5 мм. Охлаждается реактор жидким натрием, который из впускного коллектора 2 нагнетается в каждую ТВС через специальные технологические отверстия. Между корпусом реактора 5 и защитным экраном 4 осуществляется продув газовой смеси Не-Хе.

Неподвижная часть модулятора реактивности 8 выполнена из бериллия и имеет ширину 12 см, высоту 156 см и толщину 10 см. Металлическая цилиндрическая оболочка 6 подвижной части модулятора реактивности выполнена из молибдена толщиной 5 мм. Накладка из поглотителя нейтронов 7 нанесена на внешнюю поверхность металлической цилиндрической оболочки 6 и выполнена из карбида бора толщиной 10 мм (обогащение по изотопу бор-10 не менее 80%). Накладка из поглотителя нейтронов 7 покрыта защитной оболочкой 3, выполненной из стали толщиной 1 мм. Зазоры между корпусом реактора 5, подвижной и неподвижной 8 частями модулятора реактивности, защитным экраном 4 равны 1 мм. Также на подвижной части модулятора реактивности по всей его высоте и толщине в азимутальном направлении находится один вкладыш 1 из спеченной двуокиси плутония плотностью 11,46⋅103 кг/м3, шириной 100 мм, высотой 1560 мм и толщиной 5 мм, чередующийся с одной накладкой из поглотителя нейтронов 7.

Органы регулирования и защиты 11 расположены в центре активной зоны. Все стержни изготавливаются из карбида бора с обогащением по изотопу бор-10 не менее 80%.

Генерация импульсов делений в реакторе происходит при совмещении вкладыша 1 из делящегося материала с неподвижной частью модулятора реактивности 8 из бериллия в ходе вращения модулятора реактивности. Длительность импульса генерации нейтронов деления варьируется скоростью вращения модулятора реактивности.

Расчетные исследования рассмотренного в примере конкретного исполнения устройства показали, что в сравнении с реактором из статьи [Гулевич А.В., Дьяченко П.П., Кухарчук О.Ф., Фокина О.Г. Быстрый импульсно-периодический реактор для мощных лазеров с ядерной накачкой. Атомная энергия, т. 113, вып. 4, октябрь 2012] пиковая мощность реакторного импульса в 1,6 раза выше при одинаковом уровне энерговыделения в обоих реакторах, эффективность модулятора реактивности в 1,5 раз больше и равна 0,09 против 0,06, а длительность нейтронного импульса на полувысоте равна 100 мкс при скорости вращения модулятора реактивности 4800 об/мин (частота следования импульсов 80 Гц).

Технический результат состоит в улучшении нейтронно-физических и энергетических характеристик импульса генерации нейтронов в реакторе, в получении более мощных и коротких импульсов в реакторе.


Быстрый импульсный реактор с модуляцией реактивности
Быстрый импульсный реактор с модуляцией реактивности
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 121-130 из 584.
27.08.2014
№216.012.f014

Способ получения окиси пропилена

Изобретение относится к способу получения окиси пропилена - крупнотоннажного продукта, используемого для получения полиуретанов, гликолей, растворителей, косметических средств и медицинских препаратов. Способ включает следующие стадии: а) взаимодействие пропиленгликоля с хлористым водородом при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527279
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f2a7

Устройство для контроля нарабатываемого трития в бланкете термоядерного реактора

Изобретение относится к области управляемого ядерного синтеза и может быть применено в устройствах для контроля нарабатываемого трития в бланкете термоядерного реактора. Устройство для контроля нарабатываемого трития содержит цилиндрический контейнер с торцевыми пробками, выполненный из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527941
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f1

Способ определения остаточной сферичности отражающей поверхности

Способ определения остаточной сферичности отражающей поверхности относится к измерительной технике и может быть использован для определения остаточной сферичности плоских зеркал и радиусов кривизны крупногабаритных сферических зеркал. Способ заключается в том, что измерительный прибор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528272
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f2

Способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройство для его реализации

Использование: область анализа газовых сред для определения их компонентного состава и устройства измерительно-аналитических комплексов, с помощью которых они определяются. Задача: разработка способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528273
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f4d5

Кулачковая муфта

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения соосных валов. Кулачковая муфта содержит установленные на валах подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты. Неподвижная полумуфта снабжена демпфирующим устройством в виде двух упругих элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528510
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f87a

Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно-оптической дозиметрии. Сущность изобретения заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529447
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f943

Способ и устройство для радиационного измерения плотности твердых тел

Изобретение относится к области измерения плотности изделий с использованием рентгеновского излучения. Способ радиационного измерения плотности твердых тел путем облучения контролируемого объекта проводят потоком широкополосного рентгеновского излучения, регистрируется практически все...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529648
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fa9c

Полимерная композиция для радиационной защиты электронных приборов

Изобретение относится к полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, содержащей полимерное связующее, литий и бор в качестве экранирующих наполнителей (агентов), которая может быть использована для изготовления защитных материалов для биологической защиты, в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530002
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fbb4

Декодирующее устройство кода хэмминга

Изобретение относится к кодирующим устройствам помехоустойчивого кода. Технический результат заключается в создании декодирующего устройства кода Хэмминга с упрощенной схемой реализации. Декодирующее устройство кода Хэмминга дополнительно содержит двухвходовой элемент И, счетчик и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530282
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fc4d

Устройство защиты первичного преобразователя ускорения

Изобретение относится к системам защиты микромеханических систем и предназначено для обеспечения защиты первичных преобразователей ускорения (ППУ) от действия внешних дестабилизирующих факторов (ВДФ). Устройство защиты ППУ содержит корпус, на котором установлено основание, выполненное из двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530435
Дата охранного документа: 10.10.2014
Показаны записи 121-130 из 420.
27.08.2014
№216.012.f014

Способ получения окиси пропилена

Изобретение относится к способу получения окиси пропилена - крупнотоннажного продукта, используемого для получения полиуретанов, гликолей, растворителей, косметических средств и медицинских препаратов. Способ включает следующие стадии: а) взаимодействие пропиленгликоля с хлористым водородом при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527279
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f2a7

Устройство для контроля нарабатываемого трития в бланкете термоядерного реактора

Изобретение относится к области управляемого ядерного синтеза и может быть применено в устройствах для контроля нарабатываемого трития в бланкете термоядерного реактора. Устройство для контроля нарабатываемого трития содержит цилиндрический контейнер с торцевыми пробками, выполненный из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527941
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f1

Способ определения остаточной сферичности отражающей поверхности

Способ определения остаточной сферичности отражающей поверхности относится к измерительной технике и может быть использован для определения остаточной сферичности плоских зеркал и радиусов кривизны крупногабаритных сферических зеркал. Способ заключается в том, что измерительный прибор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528272
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f2

Способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройство для его реализации

Использование: область анализа газовых сред для определения их компонентного состава и устройства измерительно-аналитических комплексов, с помощью которых они определяются. Задача: разработка способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528273
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f4d5

Кулачковая муфта

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения соосных валов. Кулачковая муфта содержит установленные на валах подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты. Неподвижная полумуфта снабжена демпфирующим устройством в виде двух упругих элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528510
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f87a

Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно-оптической дозиметрии. Сущность изобретения заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529447
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f943

Способ и устройство для радиационного измерения плотности твердых тел

Изобретение относится к области измерения плотности изделий с использованием рентгеновского излучения. Способ радиационного измерения плотности твердых тел путем облучения контролируемого объекта проводят потоком широкополосного рентгеновского излучения, регистрируется практически все...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529648
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fa9c

Полимерная композиция для радиационной защиты электронных приборов

Изобретение относится к полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, содержащей полимерное связующее, литий и бор в качестве экранирующих наполнителей (агентов), которая может быть использована для изготовления защитных материалов для биологической защиты, в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530002
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fbb4

Декодирующее устройство кода хэмминга

Изобретение относится к кодирующим устройствам помехоустойчивого кода. Технический результат заключается в создании декодирующего устройства кода Хэмминга с упрощенной схемой реализации. Декодирующее устройство кода Хэмминга дополнительно содержит двухвходовой элемент И, счетчик и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530282
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fc4d

Устройство защиты первичного преобразователя ускорения

Изобретение относится к системам защиты микромеханических систем и предназначено для обеспечения защиты первичных преобразователей ускорения (ППУ) от действия внешних дестабилизирующих факторов (ВДФ). Устройство защиты ППУ содержит корпус, на котором установлено основание, выполненное из двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530435
Дата охранного документа: 10.10.2014
+ добавить свой РИД