КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК G21C11/00 

Изобретение относится к области ядерной энергетики для космических аппаратов, в частности к космическим ядерным энергетическим установкам (КЯЭУ), снабженным радиационной защитой для ослабления потока нейтронов.

Известен ряд конструкций таких КЯЭУ, в которых радиационная защита от нейтронов, например из гидрида лития, максимально приближена к реактору, обеспечивая тем самым минимальные массогабаритные характеристики КЯЭУ (см. описание конструкции КЯЭУ в книге: Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ / А. А. Куландин, С.В. Тимашев, В.Д. Атамасов и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987, с.178).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является конструкция КЯЭУ, в которой радиационная защита от нейтронов, представляющая собой моноблок, отодвинута от реактора на расстояние, определяемое величиной выхода из активной зоны стержней безопасности и их количеством (см. патент на изобретение 2131150 с приоритетом от 03.02.98).

Недостатком этой конструкции при наличии на космическом аппарате крупногабаритных конструкций, например радиолокационных антенн, является диаметральное переразмеривание блока защиты, необходимое для их частичного экранирования, приводящее к значительному увеличению массы КЯЭУ.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение - снижение массогабаритных характеристик КЯЭУ и соответственно всего космического аппарата в целом.

Технический результат - уменьшение диаметральных и осевых габаритов радиационной защиты КЯЭУ при одновременном снижении зоны, занимаемой ей на ракетоносителе.

Этот результат достигается тем, что КЯЭУ снабжена дополнительной радиационной защитой, максимально приближенной к реактору, в которой выполнены сквозные каналы под выходящие из реактора стержни безопасности и рессоры, приводящие в действие его органы регулирования, а профиль определяется углом, формируемым тенью, идущей с максимального диаметра переднего торцевого отражателя на диаметр зоны размещения панелей холодильника-излучателя, а профиль основной защиты формируется тенью, проведенной с максимального диаметра дополнительной защиты на требуемый защищаемый диаметр объекта космического аппарата, причем расстояние между основной радиационной защитой и дополнительно выбирается из условия размещения в образовавшемся пространстве выходящих из реактора стержней безопасности, их привода и приводов органов регулирования реактора.

Заявленное изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструктивная схема КЯЭУ.

За реактором 1 размещена дополнительная радиационная защита 2, имеющая сквозные каналы под стержни безопасности 3 и рессоры 4 органов регулирования реактора. Ее профиль определяется тенью 5, идущей с максимального диаметра переднего торцевого отражателя на диаметр зоны размещения панелей 6 холодильника-излучателя.

Основная защита 7 через раму 8 прикреплена к дополнительному и ее профиль определяется тенью 9, идущей с максимального диаметра дополнительного блока 2 на диаметр защищаемого на космическом аппарате объекта 10. Расстояние между защитами определяется величиной выхода из реактора стержней безопасности 3 и габаритами привода 11 стержней и приводов 12 органов регулирования реактора.

Преимущества заявленной КЯЭУ проявляются следующим образом.

Введение дополнительной радиационной защиты позволяет максимально приблизить ее к реактору, наиболее полно экранируя от нейтронного излучения агрегаты космического аппарата, и одновременно избежать сквозных каналов во всей защите, существенно ухудшающих ее эффективность. В результате общая толщина радиационной защиты снижается с соответствующим снижением ее массы.

Наличие двух теневых углов, величина которых для дополнительной защиты обусловлена необходимостью экранирования холодильника-излучателя, для основной - закрытием от защищаемого объекта заднего торца дополнительной защиты, делает возможным более полное использование пространства вокруг реактора для размещения в нем различных агрегатов, таких как ионизационные камеры, трубопроводы и т.д.

Помимо этого, использование при построении профиля основной защиты в качестве начала тени максимального диаметра дополнительной дает возможность снизить, по отношению к радиационной защите, заявленной в патенте 21311150, его диаметр, уменьшив тем самым массу радиационной защиты и соответственно КЯЭУ.

Размещение в пространстве между радиационными защитами приводов органов регулирования реактором и стержней безопасности делает более плотной компоновку КЯЭУ, уменьшая, тем самым, ее габариты и одновременно увеличивая экранирующий эффект от агрегатов, дополнительно снижая поток нейтронов и поток гамма квантов, идущих в сторону защищаемого объекта.

Использование предлагаемой к рассмотрению конструкции радиационной защиты позволило достичь заданных массогабаритных параметров КЯЭУ, предназначенной для энергопитания космического аппарата, снабженного крупногабаритной радиолокационной антенной диаметром порядка 60 м.

Использование: в качестве источника электрической энергии космических аппаратов. Предложенная конструкция КЯЭУ, содержащая реактор с органами регулирования и стержнями безопасности, радиационную защиту, силовую конструкцию и холодильник-излучатель, снабжена дополнительной радиационной защитой, максимально приближенной к реактору, в которой выполнены сквозные каналы для выходящих из реактора стержней безопасности и рессор, приводящих в действие его органы регулирования. Профиль этой радиационной защиты определяется углом, формируемым тенью, идущей с максимального диаметра переднего торцевого отражателя на диаметр зоны размещения панелей холодильника-излучателя, а профиль основной защиты формируется тенью, проведенной с максимального диаметра дополнительной защиты на требуемый защищаемый диаметр объекта космического аппарата. Расстояние между основной радиационной защитой и дополнительной выбирается из условия размещения в образовавшемся пространстве выходящих из реактора стержней безопасности, их привода и приводов органов регулирования реактора. Технический результат: снижение массогабаритных характеристик КЯЭУ за счет уменьшения диаметральных и осевых габаритов радиационной защиты. 1 ил.

Космическая ядерная энергетическая установка, включающая в свой состав реактор с органами регулирования и стержнями безопасности, радиационную защиту, силовую конструкцию и холодильник-излучатель, отличающаяся тем, что снабжена дополнительной радиационной защитой, максимально приближенной к реактору, в которой выполнены сквозные каналы для выходящих из реактора стержней безопасности и рессор, приводящих в действие его органы регулирования, причем профиль этой радиационной защиты определяется углом, формируемым тенью, идущей с максимального диаметра переднего торцевого отражателя на диаметр зоны размещения панелей холодильника-излучателя, а профиль основной защиты формируется тенью, проведенной с максимального диаметра дополнительной защиты на требуемый защищаемый диаметр объекта космического аппарата, причем расстояние между основной радиационной защитой и дополнительной выбирается из условия размещения в образовавшемся пространстве выходящих из реактора стержней безопасности, их привода и приводов органов регулирования реактора.