КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2011 года по МПК G21D1/00 

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к системам обеспечения глубокой подкритичности ядерного реактора космической ядерной энергетической установки (КЯЭУ) на этапе входа космического аппарата с орбиты в плотные слои атмосферы Земли.

Известен ряд конструкций КЯЭУ, содержащих стержни безопасности (СБ) и механические системы ввода и вывода стержней безопасности из активной зоны реактора (патент РФ на изобретение №2131150 от 03.02.1998 г. или J.C.Mils, W.R.Determan, Т.Н.Van Hagan, S-Prime Ti-SNPS Conceptual Design Summary, 11 Symposium Space Nuclear Power and Propulsion, Albuguram, N.M., 1994, Part Two, page 695).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является конструкция КЯЭУ, в которой стержень безопасности расположен в направляющем кожухе и может перемещаться из активной зоны в сторону, противоположную от теневой радиационной защиты. Привод СБ расположен за теневой радиационной защитой, а замок удержания стержня размещен на кожухе и фиксирует стержень в выдвинутом из активной зоны положении (J.C.Mondt, V.C.Truscell, A.T.Marriot, SP-100 Power program. 11 Symposium Space Nuclear Power and Propulsion, Albuguram, N.M., 1994, Part One, page 143).

Недостатком этой конструкции является то, что замок стержня безопасности находится в зоне, которая наиболее подвержена сгоранию при входе космического аппарата в плотные слои атмосферы. Это может вызвать выход стержня безопасности из активной зоны, что не обеспечивает подкритичности реактора в случае обгорания или падения на землю.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение ядерной безопасности при эксплуатации КЯЭУ на завершающем этапе входа космического аппарата с орбиты в плотные слои атмосферы Земли.

Технический результат - гарантированное удержание стержня безопасности в активной зоне реактора до полного разрушения реактора в случае обгорания или падения на землю.

Этот результат достигается тем, что в непосредственной близости от реактора в герметичном корпусе, соединенном с направляющим кожухом, расположен фиксатор стержня безопасности, выполненный в виде штока, подпружиненного в сторону кинематического элемента, и соединенный с корпусом пайкой, причем паяное соединение расположено вне габаритов реактора, при этом в кинематическом элементе выполнено отверстие таким образом, чтобы располагаться в зоне фиксатора, когда стержень безопасности находится в активной зоне реактора.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена головная часть КЯЭУ.

На фиг.2 представлена конструктивная схема фиксатора стержня безопасности.

КЯЭУ содержит последовательно соединенные холодильник-излучатель 1, теневую радиационную защиту 2, реактор 3, содержащий активную зону 4, стержень безопасности 5, размещенный в направляющем кожухе 6, причем в реальных конструкциях используется несколько стержней безопасности. Один из участков стержня безопасности 5 расположен вне активной зоны 4. В верхней части реактора установлен замок 7 стержня безопасности 5. Привод 8 расположен за радиационной защитой 2 перед холодильником-излучателем 1 и связан со стержнем безопасности 5 кинематическим элементом 9. В непосредственной близости от реактора в герметичном корпусе 10, соединенном с направляющим кожухом 6, расположен фиксатор 11 стержня безопасности 5. Фиксатор 11 выполнен в виде штока 12, подпружиненного в сторону кинематического элемента 9 с помощью пружины 13. Хвостовик штока 12 соединен с корпусом 10 паяным соединением 14, причем это соединение расположено за габаритами реактора 3. В кинематическом элементе 9 выполнено отверстие 15 таким образом, чтобы располагаться в зоне фиксатора 11, когда стержень безопасности 5 находится в активной зоне 4 реактора 3.

Предложенное устройство работает следующим образом. На этапе сборки КЯЭУ и выведения на орбиту стержень безопасности 5 удерживается в активной зоне замком 7, а при запуске реактора извлекается из зоны приводом 8 посредством кинематического элемента 9, перемещающегося в герметичном кожухе 6. На завершающем этапе эксплуатации КЯЭУ производится штатное выключение реактора 3. Стержень безопасности 5 вводится в активную зону 4 и запирается замком 7, установленным в верхней части реактора 3. Далее при спуске КЯЭУ входит в плотные слои атмосферы, где в первую очередь происходит обгорание элементов конструкции, расположенных на внешних поверхностях КЯЭУ. При этом расплавляется паяное соединение 14 фиксатора 11 и под действием пружины 13 шток 12 входит в отверстие 15 в кинематическом элементе 9 и фиксирует стержень безопасности 5 относительно корпуса реактора 3. Теперь, в случае сгорания верхнего замка 7 стержня безопасности 5 и обгорания или разрушения привода 8 стержень безопасности 5 остается в активной зоне 4 и обеспечивает подкритичность реактора при падении, что существенно повышает безопасность КЯЭУ.

Таким образом повышение безопасности гарантировано путем удержания стержня безопасности в активной зоне реактора до полного разрушения реактора в случае обгорания или падения на землю.

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к системам обеспечения глубокой подкритичности ядерного реактора космической ядерной энергетической установки на этапе входа космического аппарата с орбиты в плотные слои атмосферы Земли. В космической ядерной энергетической установке, содержащей реактор и стержень безопасности, размещенный в направляющем кожухе, а также привод, связанный со стержнем безопасности кинематическим элементом. В непосредственной близости от реактора в герметичном корпусе, соединенном с направляющим кожухом, расположен фиксатор стержня безопасности. Фиксатор выполнен в виде штока, подпружиненного в сторону кинематического элемента и соединенного с корпусом пайкой, причем паяное соединение расположено вне габаритов реактора. В кинематическом элементе выполнено отверстие таким образом, чтобы располагаться в зоне фиксатора, когда стержень безопасности находится в активной зоне реактора. Технический результат - надежное удержание стержня безопасности в активной зоне реактора до его полного разрушения в случае обгорания или падения на землю. 2 ил.

Космическая ядерная энергетическая установка, содержащая последовательно соединенные холодильник-излучатель, теневую радиационную защиту и реактор, включающий активную зону, стержень безопасности, один или более, размещенный в направляющем кожухе, один из участков которого расположен вне активной зоны, замок стержня безопасности, а также привод стержня безопасности, расположенный за радиационной защитой перед холодильником-излучателем и соединенный со стержнем безопасности кинематическим элементом, отличающаяся тем, что в непосредственной близости от реактора в герметичном корпусе, соединенном с направляющим кожухом, расположен фиксатор стержня безопасности, выполненный в виде штока, подпружиненного в сторону кинематического элемента, и соединенный с корпусом пайкой, причем паяное соединение расположено вне габаритов реактора, при этом в кинематическом элементе выполнено отверстие таким образом, чтобы располагаться в зоне фиксатора, когда стержень безопасности находится в активной зоне реактора.