КОНТУР ЦИРКУЛЯЦИИ ГАЗОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2019 года по МПК G21D5/00 

Описание патента на изобретение RU2696617C1

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в контурах циркуляции газового теплоносителя космических ядерных энергетических установок.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является контур циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки, включающий ядерный реактор с трактом охлаждения активной зоны и трактом охлаждения корпуса реактора, турбину, соединенную трубопроводом с выходом ядерного реактора, холодильник-излучатель, вход которого соединен трубопроводом с выходом турбины, и компрессор, вход которого трубопроводом подключен к выходу холодильника-излучателя, а выход соединен трубопроводом с трактом охлаждения активной зоны (патент РФ №2562237, МПК G21D 5/00, опубл. 10.09.2014).

В известном контуре циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки к тракту охлаждения корпуса реактора подключена дополнительная ветка циркуляции теплоносителя, содержащая дополнительный (второй) компрессор и дополнительный (второй) холодильник-излучатель. Вход дополнительного холодильника-излучателя трубопроводом соединен с входом первого компрессора, в который поступает охлажденный в первом холодильнике-излучателе теплоноситель. Выход дополнительного холодильника-излучателя подключен трубопроводом к дополнительному компрессору, соединенному трубопроводом с трактом охлаждения корпуса реактора.

Наличие в контуре циркуляции газового теплоносителя дополнительного активного оборудования в виде дополнительного компрессора приводит к снижению надежности установки в целом. Кроме этого, из-за последовательного соединения двух холодильников-излучателей возникает необходимость увеличения поверхности излучения дополнительного холодильника излучателя, работающего при более низкой входной температуре теплоносителя, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик установки в целом, а также к снижению безопасности работы на орбите из-за повышенной возможности попадания метеоритных частиц в увеличенную поверхность дополнительного холодильника-излучателя. Кроме того, для дополнительного компрессора требуется независимая система регулирования расхода теплоносителя тракта охлаждения корпуса реактора, что также может привести к снижению надежности установки в целом.

Недостатком известного контура циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки является увеличенные массогабаритные размеры его оборудования и невысокая надежность.

Задачей настоящего изобретения является создание контура циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки, который обеспечивает эффективное охлаждение ядерного реактора при одновременном повышении надежности контура циркуляции и космической энергетической установки в целом.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик контура циркуляции при одновременном обеспечении заданных расходных характеристик газового теплоносителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном контуре циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки, включающем ядерный реактор с трактом охлаждения активной зоны и трактом охлаждения корпуса реактора, турбину, соединенную трубопроводом с выходом ядерного реактора, холодильник-излучатель, вход которого соединен трубопроводом с выходом турбины, и компрессор, вход которого трубопроводом подключен к выходу холодильника-излучателя, а выход соединен трубопроводом с трактом охлаждения активной зоны, согласно заявленному изобретению выход компрессора подключен трубопроводом к тракту охлаждения корпуса реактора, при этом по меньшей мере на одном из трубопроводов, соединяющих выход компрессора с трактами охлаждения активной зоны и корпуса реактора, установлен регулятор расхода газового теплоносителя.

Кроме этого, в качестве регулятора расхода газового теплоносителя использовано дроссельное устройство.

Подключение выхода компрессора через регулятор расхода газового теплоносителя к двум трактам охлаждения: тракту охлаждения активной зоны и тракту охлаждения корпуса реактора позволяет по сравнению с известным контуром циркуляции, выбранным в качестве прототипа, исключить из тракта охлаждения корпуса дополнительный компрессор и дополнительный холодильник-излучатель, уменьшить тем самым массогабаритные характеристики и упростить схему контура циркуляции. Введение в контур циркуляции регулятора расхода газового теплоносителя позволяет обеспечить заданные расходные характеристики газового теплоносителя и оптимизировать расходы на охлаждение активной зоны и корпуса реактора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема контура циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки.

Контур циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки содержит ядерный реактор 1 с трактом охлаждения активной зоны и трактом охлаждения корпуса реактора, которые проходят внутри реактора (на чертеже не показаны), турбину 2, соединенную трубопроводом 3 с выходом ядерного реактора 1, холодильник-излучатель 4, соединенный трубопроводом 5 с выходом турбины 2, и компрессор 6. Вход компрессора 6 трубопроводом 7 соединен с выходом холодильника-излучателя 4. Выход компрессора 6 подключен трубопроводом 8 к тракту охлаждения активной зоны, а трубопроводом 9 соединен с трактом охлаждения корпуса реактора. На трубопроводе 9, соединяющем выход компрессора 6 с трактом охлаждения корпуса реактора и/или на трубопроводе 8, соединяющем выход компрессора 6 с трактом охлаждения активной зоны, установлен регулятор расхода газового теплоносителя 10. В качестве регулятора расхода газового теплоносителя 10 может быть использовано дроссельное устройство или иное известное регулирующее расход газа средство.

Контур циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки работает следующим образом.

«Горячий» газовый теплоноситель из ядерного реактора 1 по трубопроводу 3 поступает в турбину 2. После расширения и совершения полезной работы в турбине 2 теплоноситель по трубопроводу 5 поступает в холодильник-излучатель 4, где охлаждается за счет сброса части тепла в космическое пространство. Охлажденный газовый теплоноситель по трубопроводу 7 поступает на всас (вход) компрессора 7. Далее часть «холодного» сжатого газового теплоносителя по трубопроводу 8 поступает в тракт охлаждения активной зоны реактора. Оставшаяся часть «холодного» сжатого газового теплоносителя по трубопроводу 9 через регулятор расхода газового теплоносителя 10 поступает в тракт охлаждения корпуса реактора. В ядерном реакторе 1 после охлаждения корпуса реактора «горячий» теплоноситель объединяется с «горячим» теплоносителем, поступающим после охлаждения активной зоны, и суммарный «горячий» теплоноситель через выход ядерного реактора 1 вновь поступает по трубопроводу 3 на вход турбины 2.

Похожие патенты RU2696617C1

название год авторы номер документа
КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2014
  • Драгунов Юрий Григорьевич
  • Кобзев Павел Вячеславович
  • Кудинов Владимир Владимирович
  • Кухарь Иван Николаевич
  • Слепцов Леонид Анатольевич
RU2562237C1
КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2014
  • Кобзев Павел Вячеславович
  • Кудинов Владимир Владимирович
  • Кухарь Иван Николаевич
  • Слепцов Леонид Анатольевич
RU2562234C1
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 2013
  • Коротеев Анатолий Сазонович
RU2522971C1
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 2018
  • Новиков Юрий Александрович
  • Ермолаев Владимир Иванович
RU2676675C1
Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии 2020
  • Морозов Владимир Иванович
  • Середников Михаил Николаевич
  • Смирнов Игорь Александрович
  • Стрелец Михаил Андреевич
  • Негрецкий Борис Федорович
RU2757148C1
Энергетическая установка с машинным преобразованием энергии 2020
  • Морозов Владимир Иванович
  • Азовская Марина Дмитриевна
  • Смирнов Игорь Александрович
  • Стрелец Михаил Андреевич
  • Середников Михаил Николаевич
RU2757147C1
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НАУЧНОГО И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2022
  • Коротеев Анатолий Сазонович
  • Семёнкин Александр Вениаминович
  • Захаренков Леонид Эдуардович
  • Каревский Андрей Владимирович
  • Копытов Вадим Валерьевич
  • Протасов Алексей Михайлович
  • Солодухин Александр Евгеньевич
  • Цветков Андрей Георгиевич
RU2802305C1
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА 2013
  • Каревский Андрей Владимирович
  • Кирюшин Евгений Николаевич
  • Коротеев Анатолий Анатольевич
  • Коротеев Анатолий Сазонович
  • Ошев Юрий Аркадьевич
  • Попов Сергей Александрович
  • Семенкин Александр Вениаминович
  • Солодухин Александр Евгеньевич
  • Цветков Андрей Георгиевич
  • Захаренков Леонид Эдуардович
RU2533672C1
КОСМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С МАШИННЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ 2015
  • Смирнов Игорь Александрович
  • Морозов Владимир Иванович
  • Дерягин Юрий Александрович
  • Середников Михаил Николаевич
  • Дубовицкий Александр Владимирович
RU2586797C1
АВТОНОМНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2019
  • Григорьев Александр Сергеевич
  • Мельник Дмитрий Александрович
  • Лосев Остап Геннадьевич
RU2724206C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 696 617 C1

Реферат патента 2019 года КОНТУР ЦИРКУЛЯЦИИ ГАЗОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к контуру циркуляции газового теплоносителя космических ядерных энергетических установок. Контур циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки включает ядерный реактор с трактом охлаждения активной зоны и трактом охлаждения корпуса реактора, турбину, соединенную трубопроводом с выходом ядерного реактора, холодильник-излучатель, вход которого соединен трубопроводом с выходом турбины, и компрессор. Вход компрессора трубопроводом подключен к выходу холодильника-излучателя, а выход компрессора соединен трубопроводом с трактом охлаждения активной зоны и подключен трубопроводом к тракту охлаждения корпуса реактора. По меньшей мере на одном из трубопроводов, соединяющих выход компрессора с трактами охлаждения активной зоны и корпуса реактора, установлен регулятор расхода газового теплоносителя. Техническим результатом является уменьшение массогабаритных характеристик контура циркуляции при одновременном обеспечении заданных расходных характеристик газового теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 696 617 C1

1. Контур циркуляции газового теплоносителя космической ядерной энергетической установки, включающий ядерный реактор с трактом охлаждения активной зоны и трактом охлаждения корпуса реактора, турбину, соединенную трубопроводом с выходом ядерного реактора, холодильник-излучатель, вход которого соединен трубопроводом с выходом турбины, и компрессор, вход которого трубопроводом подключен к выходу холодильника-излучателя, а выход соединен трубопроводом с трактом охлаждения активной зоны, отличающийся тем, что выход компрессора подключен трубопроводом к тракту охлаждения корпуса реактора, при этом по меньшей мере на одном из трубопроводов, соединяющих выход компрессора с трактами охлаждения активной зоны и корпуса реактора, установлен регулятор расхода газового теплоносителя.

2. Контур циркуляции по п. 1, отличающийся тем, что в качестве регулятора расхода газового теплоносителя использовано дроссельное устройство.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2696617C1

КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2014
  • Драгунов Юрий Григорьевич
  • Кобзев Павел Вячеславович
  • Кудинов Владимир Владимирович
  • Кухарь Иван Николаевич
  • Слепцов Леонид Анатольевич
RU2562237C1
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА 2012
  • Еремин Андрей Григорьевич
  • Равикович Юрий Александрович
RU2494481C1
KR 2017133895 A, 06.12.2017
US 9303629 B2, 05.04.2016.

RU 2 696 617 C1

Авторы

Беляков Михаил Сергеевич

Рожкова Татьяна Ивановна

Петрушин Михаил Александрович

Даты

2019-08-05Публикация

2018-10-22Подача