Космическая ядерная энергетическая установка

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, в частности, к космическим ядерным энергетическим установкам. Космическая ядерная энергетическая установка содержит ядерный реактор, радиационную защиту, выполненную в виде усеченного конуса и трубопроводы системы охлаждения для отвода горячего теплоносителя от ядерного реактора, проходящие через радиационную защиту под углом к оси реактора. Радиационная защита состоит из герметичного корпуса, заполненного гидридом лития, и кольцевого элемента из карбида бора или материала на его основе, температура плавления которого выше температуры теплоносителя на выходе из ядерного реактора. Трубопроводы системы охлаждения проходят через кольцевой элемент. Ось каждого трубопровода и ось реактора являются скрещивающимися прямыми. Техническим результатом настоящей полезной модели является исключение выхода температуры гидрида лития за пределы рабочего диапазона и снижение прямого прострельного излучения в зону затенения и расположения основных агрегатов и узлов установки.

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, в частности, к космическим ядерным энергетическим установкам, предназначенным для использования в качестве источников электрической энергии космических аппаратов.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является космическая ядерная энергетическая установка, включающая ядерный реактор, радиационную защиту, содержащую корпус в форме усеченного конуса, заполненный гидридом лития, и трубопроводы системы охлаждения ядерного реактора для подвода и отвода теплоносителя, проходящие через радиационную защиту под углом к оси реактора (патент РФ 2321086, МПК G21D 1/00, опубл. 27.03.2008 г.).

В известной космической ядерной энергетической установке трубопроводы системы охлаждения контактируют с корпусом радиационной защиты, при этом ось каждого трубопровода системы охлаждения ядерного реактора лежит в одной плоскости с осью реактора.

Недостатком известной космической ядерной энергетической установки является снижение надежности из-за возможности расплавления гидрида лития вследствие его перегрева при прохождении высокотемпературного теплоносителя по трубопроводам системы охлаждения, а также из-за наличия прямого прострельного реакторного излучения в зону расположения основных агрегатов и узлов в случае прохождения нейтронов, вылетевших из активной зоны ядерного реактора в направлении защищаемых объектов в области телесного угла конуса защиты по трубопроводам, чьи оси расположены в одной плоскости с осью реактора, что приведет к увеличению поглощенной дозы по фотонам и флюенса нейтронов.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание космической ядерной энергетической установки, характеризующейся высокой надежностью.

Техническим результатом настоящей полезной модели является исключение расплавления гидрида лития. Кроме того, дополнительным техническим результатом является снижение прямого прострельного излучения в зону расположения основных агрегатов и узлов установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной космической ядерной энергетической установке, включающей ядерный реактор, радиационную защиту, содержащую корпус в форме усеченного конуса, заполненный гидридом лития, и трубопроводы системы охлаждения ядерного реактора для отвода и подвода теплоносителя, проходящие через радиационную защиту под углом к оси реактора,

согласно заявленной полезной модели радиационная защита снабжена кольцевым элементом, выполненным из карбида бора или материала на его основе и повторяющим форму корпуса, при этом кольцевой элемент установлен снаружи и коаксиально корпусу с непосредственным контактом с ним, а трубопроводы отвода теплоносителя системы охлаждения расположены в кольцевом элементе.

Кроме того, ось каждого трубопровода и ось реактора являются скрещивающимися прямыми.

Кроме того, кольцевой элемент выполнен составным из отдельных блоков.

Наличие кольцевого элемента из карбида бора или материала на его основе, температура плавления которого выше температуры теплоносителя на выходе из ядерного реактора в месте прохождения трубопроводов системы охлаждения через радиационную защиту, позволяет выдержать высокие температуры теплоносителя и теплоизолировать гидрид лития. Расположение осей каждого трубопровода системы охлаждения и оси реактора относительно друг друга на скрещивающихся прямых позволяет задержать нейтроны, вылетающие из активной зоны ядерного реактора в направлении защищаемых объектов в области телесного угла конуса защиты. Это достигается тем, что траектория любого нейтрона, вылетающего из активной в области телесного угла конуса защиты, будет проходить через материал, поглощающий нейтроны (карбид бора). Это обеспечивает снижение уровней прямого прострельного излучения и увеличивает надежность установки. Выполнение кольцевого элемента составным из отдельных блоков позволяет упростить его изготовление и монтаж.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана космическая ядерная энергетическая установка (принципиальная схема), на фиг. 2 представлена радиационная защита (общий вид, изометрия).

Космическая ядерная энергетическая установка содержит расположенные на одной оси ядерный реактор 1, например, газоохлаждаемый, радиационную защиту, состоящую из корпуса 2 в виде усеченного конуса и заполненного гидридом лития, преобразователь 3 тепловой энергии в электрическую, например, турбомашинный, холодильник-излучатель (на чертеже не показан), трубопроводы 4 системы охлаждения для отвода горячего теплоносителя от реактора к преобразователю тепловой энергии и трубопроводы 5 подвода охлажденного теплоносителя к реактору от холодильника-излучателя. Вокруг герметичного корпуса 2 установлен кольцевой элемент 6 из карбида бора или материала на его основе, температура плавления которого выше температуры теплоносителя на выходе из ядерного реактора, и состоящего из отдельных блоков. Блоки карбида бора имеют фланцевое соединение с основаниями корпуса радиационной защиты. Трубопроводы 4 проходят через кольцевой элемент 6 радиационной защиты. Кроме того, ось каждого трубопровода 4, 5 и ось реактора 1 являются скрещивающимися прямыми.

Космическая ядерная энергетическая установка работает следующим образом.

Нагретый в ядерном реакторе 1 теплоноситель, например, гелий-ксеноновая смесь, проходя по трубопроводам 4 системы охлаждения через кольцевой элемент 6 радиационной защиты, попадает в преобразователь 3 тепловой энергии, где происходит выработка электрической энергии, необходимой для работы движетелей. Затем теплоноситель поступает в холодильник-излучатель (на чертеже не показан), где происходит сброс остаточного тепла в космическое пространство. Из холодильника-излучателя теплоноситель по трубопроводам 5 системы охлаждения направляется обратно в ядерный реактор.

1. Космическая ядерная энергетическая установка, включающая ядерный реактор, радиационную защиту, состоящую из корпуса в форме усеченного конуса, заполненного гидридом лития, и трубопроводы системы охлаждения ядерного реактора для отвода теплоносителя, проходящие через радиационную защиту под углом к оси реактора, отличающаяся тем, что радиационная защита снабжена кольцевым элементом из карбида бора или материала на его основе, при этом кольцевой элемент установлен снаружи и коаксиально корпусу с образованием непосредственного контакта с ним, а трубопроводы системы охлаждения расположены в кольцевом элементе.

2. Космическая ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что ось каждого трубопровода системы охлаждения и ось реактора являются скрещивающимися прямыми.

3. Космическая ядерная энергетическая установка по п.2, отличающаяся тем, что кольцевой элемент выполнен составным из отдельных блоков.