Боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки

Полезная модель относится к конструктивным элементам ядерных энергетических установок, а именно, к боковому отражателю ядерного реактора космической энергетической установки. Боковой отражатель представляет собой набор бериллиевых блоков. Для фиксации блоков между собой отражатель снабжен двумя кольцами, на внешней поверхности которых выполнены радиально ориентированные шпильки. Число шпилек на каждом кольце соответствует количеству блоков отражателя. Каждый отдельный блок в верхней и нижней точках одевается на шпильки и фиксируется гайками. Поверх гаек устанавливаются магниевые втулки. Техническим результатом полезной модели является сохранение геометрии бокового отражателя. 1 илл.

Полезная модель относится к конструктивным элементам ядерных энергетических установок, а именно, к боковому отражателю ядерного реактора космической энергетической установки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки, состоящий из отдельных прилегающих друг к другу блоков. («Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ», А.А. Куландин, С.В. Тимашев, В.Д. Атамасов и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1987 г., с. 194).

В известном боковом отражателе блоки, из которых он состоит, прилегают друг к другу посредством стяжных лент, которые при эксплуатации реактора прижимают блоки к корпусу реактора. Стяжные ленты исключают перемещение блоков отражателя в радиальном направлении, однако в продольном направлении они никак не зафиксированы. Отсутствие фиксации отражателя в продольном направлении создает опасность «сползания» блоков вдоль корпуса реактора при выводе космического аппарата на орбиту из-за значительных продольных нагрузок, что повлечет за собой изменение геометрии бокового отражателя, а вместе с тем - и нейтронно-физических характеристик активной зоны с последующим нарушением функционирования реакторной установки.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности ядерного реактора космической энергетической установки.

Техническим результатом полезной модели является сохранение геометрии бокового отражателя в процессе эксплуатации космической ядерной энергетической установки.

Технический результат достигается за счет того, что боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки, состоящий из отдельных прилегающих друг к другу блоков, снабжен, по крайней мере, двумя кольцами, на внешней поверхности которых выполнены радиально ориентированные шпильки, число которых соответствует количеству блоков отражателя, при этом блоки нанизаны на шпильки и зафиксированы на них гайками.

Кроме того, сверху гаек установлены магниевые втулки.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен боковой отражатель ядерного реактора (общий вид, изометрия).

Боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки представляет собой набор бериллиевых блоков 1. Для фиксации блоков 1 между собой отражатель снабжен двумя кольцами 2 и 3, на внешней поверхности которых выполнены радиально ориентированные шпильки 4. Число шпилек 4 на каждом кольце соответствует количеству блоков 1 отражателя. Каждый отдельный блок 1 в верхней и нижней точках одевается на шпильки 4 и фиксируется гайками 5. Для того, чтобы шпильки возможно было вставить в блоки 1, в блоках 1 выполняют отверстия (на чертеже не показаны). На гайки 5 установлены магниевые втулки 6.

Прочная фиксация блоков 1 между собой необходима для вывода космического аппарата на орбиту и работы установки в космосе в штатном режиме. Однако в случае падения реактора на Землю, отражатель должен свободно разрушаться. Фрагментация отражателя необходима для снижения опасности возникновения надкритического состояния активной зоны при падении реактора и ударах о твердую преграду. Для возможности разрушения отражателя в слоях атмосферы сверху гаек 5 надеваются магниевые втулки 6.

Боковой отражатель применяется следующим образом.

Боковой отражатель устанавливают вокруг боковой поверхности корпуса ядерного реактора (на рисунке не показан). В предлагаемом варианте исполнения бокового отражателя его крепление к корпусу осуществляется следующим образом. Сначала на корпус реактора одевается и приваривается нижнее кольцо 2, скрепляющее бериллиевые блоки 1 между собой в нижних точках. Затем на корпус реактора устанавливается кольцо 3, скрепляющее бериллиевые блоки 1 между собой в верхних точках. После установки колец 2 и 3 на шпильки 4 поочередно нанизываются блоки 1 отражателя и фиксируются гайками 5. Учитывая, что у материала блоков 1 отражателя и корпуса реактора разные коэффициенты термического расширения, и для того, чтобы они могли удлиняться при разогреве независимо друг от друга, кольцо 3 устанавливают на реактор с возможностью перемещения. На этапе взлета и вывода на орбиту космического аппарата, ядерная установка, а, следовательно, и отражатель, испытывает значительные перегрузки и вибрации. Фиксация блоков 1 отражателя на кольцах 2 и 3 исключает перемещение блоков 1, сохраняя, тем самым, геометрию отражателя в целом.

В плотных слоях атмосферы при падении установки на Землю все ее элементы начинают нагреваться, в результате чего магниевые втулки 6 активно окисляются и, начиная с температуры 623°C воспламеняются, выделяя в процессе горения большое количество теплоты. Под воздействием теплоты шпильки 4 и гайки 5, выполненные из материала с температурой плавления меньшей, чем температура горения магния, разрушаются, в результате чего блоки 1 отделяются от корпуса реактора под действием аэродинамического напора. Таким образом, при падении реакторной установки на поверхность Земли без отражателя нейтронов ядерные и радиационные последствия аварии будут минимизированы. Что касается целостности заявленного средства фиксации блоков отражателя при взлете космического аппарата, то магниевые втулки не испытывают значительного нагрева, так как весь реактор находится под обтекателем ракетоносителя (герметичным чехлом), и потому конструкция бокового отражателя не разрушается.

1. Боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки, состоящий из отдельных прилегающих друг к другу блоков, отличающийся тем, что отражатель снабжен, по крайней мере, двумя кольцами, на внешней поверхности которых выполнены радиально ориентированные шпильки, число которых соответствует количеству блоков отражателя, при этом в блоках выполнены отверстия, шпильки вставлены в отверстия, блоки зафиксированы на шпильках гайками.

2. Боковой отражатель по п. 1, отличающийся тем, что сверху гаек установлены магниевые втулки, при этом гайки и шпильки выполнены из материала, температура плавления которого ниже температуры горения втулок.

РИСУНКИ