[go: up one dir, main page]

RU2844148C1 - Radiation protection of space nuclear power plant - Google Patents

Radiation protection of space nuclear power plant

Info

Publication number
RU2844148C1
RU2844148C1 RU2024139910A RU2024139910A RU2844148C1 RU 2844148 C1 RU2844148 C1 RU 2844148C1 RU 2024139910 A RU2024139910 A RU 2024139910A RU 2024139910 A RU2024139910 A RU 2024139910A RU 2844148 C1 RU2844148 C1 RU 2844148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation protection
layer
container
neutron
radiation
Prior art date
Application number
RU2024139910A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Георгиевич Гордеев
Александр Борисович Сенявин
Виктор Сергеевич Кузнецов
Тамара Александровна Турбина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Application granted granted Critical
Publication of RU2844148C1 publication Critical patent/RU2844148C1/en

Links

Abstract

FIELD: nuclear power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to nuclear power engineering, particularly to shadow radiation protection of space nuclear installations designed to reduce the level of neutron and gamma radiation from a nuclear reactor to values acceptable for the payload of spacecraft. Proposed radiation protection of space nuclear power plant comprises container, layer of neutron-absorbing material and layer attenuating flux of quanta and neutrons. Inside the container there is a plate-type heat exchanger formed from successively welded and made in the form of corrugated plates, layers of material attenuating flux of gamma-quanta and neutrons. There are gaps between the plates which are filled on one side of the corrugated plates with a layer of neutron-absorbing material and on the other side with a heat carrier, wherein the outer surface of the container is coated with a layer of boron-containing material.
EFFECT: reduced absorbed dose of gamma-radiation and fluence of neutrons emitted by the space nuclear power plant reactor on the payload of the spacecraft.
5 cl, 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности, к теневым радиационным защитам (РЗ) космических ядерных установок (КЯУ), предназначенных для снижения уровня нейтронного и гамма излучения от ядерного реактора до значений, допустимых для полезной нагрузки космического аппарата.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular, to shadow radiation protection (SR) of space nuclear installations (SNIPs), designed to reduce the level of neutron and gamma radiation from a nuclear reactor to values acceptable for the payload of a spacecraft.

При проектировании любого типа ядерного реактора важно учитывать необходимость защиты компонентов реактора и окружающего пространства от высокого потока нейтронов и гамма-излучения, создаваемого ядерным реактором. В части, касающейся защиты от излучения, существует необходимость в эффективной биологической защите элементов космического аппарата, а также в способности защитить другие части реактора, например, электронные системы. Материалы РЗ должны обеспечивать защиту от широкого спектра высокоэнергетических радиоактивных частиц, включая *а, *Р и *у-лучи, нейтроны, в условиях термического воздействия и вакуума на малом расстоянии и при минимальной массе.When designing any type of nuclear reactor, it is important to consider the need to protect the reactor components and the surrounding environment from the high flux of neutrons and gamma radiation produced by the nuclear reactor. In terms of radiation protection, there is a need for effective biological protection of spacecraft components, as well as the ability to protect other parts of the reactor, such as electronic systems. Reactive protection materials must provide protection against a wide range of high-energy radioactive particles, including alpha, beta, and gamma rays, neutrons, under thermal and vacuum conditions at short range and with minimal mass.

Уровень техникиState of the art

Известен патент (RU 2761020 С2, опубл. 02.12.2021 Бюл. №34, МПК С22С 27/04, B22F 3/12, G21F 1/08, С22С 29/06, G21C 11/02) в котором раскрывается композиция, используемая для защиты компонентов реактора от ядерного излучения. Порошковая композиция для защиты компонентов реактора от ядерного излучения содержит, в ат.%: бор 21-41, железо 25-35, хром 2-4, углерод 3-10, вольфрам остальное. Также раскрывается способ изготовления компонента для защиты ректора от ядерного излучения включает обеспечение порошков, содержащих В, Fe, Cr, С и W, в указанном выше количестве, измельчение порошков с органическим связующим для получения порошковой смеси, прессование и реакционное спекание для получения спеченной композиции.A patent is known (RU 2761020 C2, published 02.12.2021 Bulletin No. 34, IPC C22C 27/04, B22F 3/12, G21F 1/08, C22C 29/06, G21C 11/02) which discloses a composition used to protect reactor components from nuclear radiation. The powder composition for protecting reactor components from nuclear radiation contains, in at.%: boron 21-41, iron 25-35, chromium 2-4, carbon 3-10, tungsten the rest. A method for manufacturing a component for protecting a reactor from nuclear radiation is also disclosed, which includes providing powders containing B, Fe, Cr, C and W in the above-mentioned quantity, grinding the powders with an organic binder to obtain a powder mixture, pressing and reaction sintering to obtain a sintered composition.

Недостаток заключается в том, что тепло, выделяющееся в материале защиты, отводится только теплопроводностью и излучением, что может вызвать перегрев РЗ в работе совместно с реактором. Кроме того, в патенте не раскрывается конструкция устройства теневой защиты.The disadvantage is that the heat generated in the shielding material is removed only by thermal conductivity and radiation, which can cause overheating of the RZ when operating together with the reactor. In addition, the patent does not disclose the design of the shadow protection device.

Известен патент (RU 2225649 С2, опубл. 10.03.2004, Бюл. № 25, МПК G21D 1/00, G21C 11/02), в котором раскрывается теневая радиационная защита, состоящая из контейнера с материалом, эффективно ослабляющим интенсивность гамма-излучения, в качестве которого может использоваться уран-238, и контейнера с гидридом лития. В боковую оболочку контейнера с ураном-238 радиально вварены тепловые трубы, при этом испарительный участок тепловой трубы расположен внутри контейнера, а конденсирующий размещен в теневом конусе радиационной зашиты. Свободное пространство контейнера с ураном-238 заполнено эвтектическим сплавом, в качестве которого может использоваться NaK. Контейнер с ураном-238 через трубку соединен с компенсационной емкостью, обеспечивающей тепловое расширение эвтектического сплава при функционировании ядерной энергетической установки. Компенсационная емкость размещена в полости, образованной сферическим днищем контейнера с гидридом лития и торцевой оболочкой контейнера с ураном-238. особенность изобретения заключается в повышении интенсивности теплопередачи между материалом радиационной защиты и окружающей средой, служащей для сброса избыточного тепла.A patent is known (RU 2225649 C2, published 10.03.2004, Bulletin No. 25, IPC G21D 1/00, G21C 11/02), which discloses a shadow radiation shield consisting of a container with a material that effectively weakens the intensity of gamma radiation, which can be uranium-238, and a container with lithium hydride. Heat pipes are radially welded into the side shell of the container with uranium-238, while the evaporation section of the heat pipe is located inside the container, and the condensing section is placed in the shadow cone of the radiation shield. The free space of the container with uranium-238 is filled with a eutectic alloy, which can be NaK. The container with uranium-238 is connected via a tube to a compensation tank, which ensures thermal expansion of the eutectic alloy during operation of the nuclear power plant. The compensation tank is placed in a cavity formed by the spherical bottom of the container with lithium hydride and the end shell of the container with uranium-238. The feature of the invention is to increase the intensity of heat transfer between the radiation protection material and the environment, which serves to discharge excess heat.

Недостаток данного предложения заключается в том, что использование гидрида лития в составе КЯУ с высокотемпературным реактором приводит к разложению гидрида, ухода водорода при температуре выше 400 °С в вакууме и снижению эффективности защитных свойств устройства. Кроме того, РЗ имеет достаточно большую массу системы охлаждения и урана-238 для поглощения гамма излучения реактора.The disadvantage of this proposal is that the use of lithium hydride in the composition of the KHPU with a high-temperature reactor leads to the decomposition of the hydride, the escape of hydrogen at a temperature above 400 °C in a vacuum and a decrease in the effectiveness of the protective properties of the device. In addition, the RP has a sufficiently large mass of the cooling system and uranium-238 to absorb the gamma radiation of the reactor.

Наиболее близким прототипом является патент (RU 2 069 898 С1, опубл. 27.11.1996, МПК G21C 11/02), в котором раскрывается радиационная защита, содержащая слой гидрида лития, выполненный составным. В центральной части защиты размещен диск из материала с высокими ослабляющими гамма кванты свойствами. На периферии диска установлен фланец из конструкционного материала. Толщина фланца выбрана из зависимости, учитывающей, в частности, дозу гамма квантов и характеристики конструкционного материала. Радиационная защита КЯУ, содержащая слои нейтронно-поглощающего материала гидрида лития, заключенного в оболочку, и слоя, ослабляющего поток гамма квантов, отличающаяся тем, что слой, ослабляющий поток фотонов, выполнен составным, центральная часть в виде диска из материала с высокими ослабляющими гамма кванты свойствами, а периферийная в виде фланца из конструкционного материала, обладающего худшими свойствами ослабления гамма кванты, но высокими прочностными характеристиками, толщина фланца выбрана с учетом толщин металлоконструкций контейнеров с гидридом лития, при которой их суммарная толщина: фланца из конструкционного материала и оболочки контейнеров с гидридом лития.The closest prototype is a patent (RU 2 069 898 C1, published 27.11.1996, IPC G21C 11/02), which discloses radiation protection containing a layer of lithium hydride made of composite material. In the central part of the protection there is a disk made of a material with high gamma-quantum attenuating properties. A flange made of a structural material is installed on the periphery of the disk. The thickness of the flange is selected from a dependence that takes into account, in particular, the dose of gamma quanta and the characteristics of the structural material. Radiation protection of the nuclear reactor facility, containing layers of neutron-absorbing material lithium hydride, enclosed in a shell, and a layer attenuating the flow of gamma quanta, characterized in that the layer attenuating the flow of photons is made composite, the central part in the form of a disk made of a material with high gamma-quanta attenuating properties, and the peripheral part in the form of a flange made of a structural material with worse gamma-quanta attenuating properties, but high strength characteristics, the thickness of the flange is selected taking into account the thicknesses of the metal structures of the containers with lithium hydride, at which their total thickness: the flange made of the structural material and the shell of the containers with lithium hydride.

Недостаток выше приведенного предложения заключается в том, что защита не имеет системы теплоотвода, ограничена по температуре 400 °С, массивные элементы из конструкционного и тяжелого металла определяют большую массу РЗ.The disadvantage of the above proposal is that the protection does not have a heat dissipation system, is limited by temperature to 400 °C, massive elements made of structural and heavy metal determine the large mass of the protection equipment.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение уровня нейтронного и *у-излучения от ядерного реактора с высокопоточным, высокотемпературным ядерным реактором до значений, допустимых для полезной нагрузки космического аппарата.The technical problem that the claimed invention is aimed at solving is ensuring that the level of neutron and *γ-radiation from a nuclear reactor with a high-flux, high-temperature nuclear reactor reaches values acceptable for the payload of a spacecraft.

Технический результат заключается в снижении поглощенной дозы *у-излучения и флюенса нейтронов, испускаемых реактором КЯУ, на полезной нагрузке космического аппарата.The technical result consists in reducing the absorbed dose of *γ-radiation and the fluence of neutrons emitted by the KNU reactor on the payload of the spacecraft.

Указанный технический результат достигается радиационной защитой КЯУ, содержащей контейнер из тяжелого металла, слои нейтронно-поглощающего материала и слои ослабляющего поток квантов и нейтронов материала, при этом, внутри контейнера расположен пластинчатый теплообменник, образованный из последовательно сваренных и выполненных в виде гофрированных пластин слоев из ослабляющего потоки гамма квантов и нейтронов материала, между которыми образуются зазоры, заполненные с одной стороны гофрированных пластин слоем нейтронно-поглощающего материала, а с другой стороны теплоносителем, при этом наружная поверхность контейнера покрыта слоем борсодержащего материала.The specified technical result is achieved by radiation protection of the nuclear reactor facility, containing a container made of heavy metal, layers of neutron-absorbing material and layers of a material weakening the flow of quanta and neutrons, while inside the container there is a plate heat exchanger formed from successively welded and made in the form of corrugated plates layers of a material weakening the flow of gamma quanta and neutrons, between which gaps are formed, filled on one side of the corrugated plates with a layer of neutron-absorbing material, and on the other side with a coolant, while the outer surface of the container is covered with a layer of boron-containing material.

Дополнительный технический результат - повышение интенсивности теплопередачи между материалом РЗ и окружающей средой, служащей для сброса избыточного тепла внутри РЗ, достигается использованием прокачки теплоносителя от полезной нагрузки космического аппарата к реактору КЯУ, например воды, водорода, эвтектического сплава натрий-калий, через зазоры в слоях РЗ. В аварийном случае (прекращения прокачки теплоносителя) прокачкой легкой компоненты РЗ (жидкого металла, лития) через зазоры между слоями РЗ и специальную систему охлаждения реактора КЯУ.An additional technical result - an increase in the intensity of heat transfer between the RP material and the environment, which serves to discharge excess heat inside the RP, is achieved by pumping a coolant from the payload of the spacecraft to the KNU reactor, for example water, hydrogen, eutectic sodium-potassium alloy, through gaps in the RP layers. In an emergency (stopping the pumping of the coolant), by pumping a light component of the RP (liquid metal, lithium) through gaps between the RP layers and a special cooling system of the KNU reactor.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 представлена схема продольного сечения радиационной защиты:Fig. 1 shows a diagram of the longitudinal section of the radiation protection:

1 - контейнер РЗ из тяжелого металла с пластинчатым теплообменником внутри;1 - heavy metal RZ container with a plate heat exchanger inside;

2 - слой борсодержащего материала;2 - layer of boron-containing material;

3 - гофрированные пластины из тяжелого металла;3 - corrugated plates made of heavy metal;

4 - зазоры, заполненные легким металлом (заштрихованы);4 - gaps filled with light metal (shaded);

5 - легкий (жидкометаллический) металл; 5 - light (liquid metal) metal;

6 - теплоноситель КЯУ;6 - coolant of the KYAU;

На фиг. 2 представлена гидравлическая схема движения жидкостей в радиационной защите, где позициями обозначены:Fig. 2 shows a hydraulic diagram of the movement of liquids in radiation protection, where the positions indicate:

5 - легкий (жидкометаллический) металл;5 - light (liquid metal) metal;

6 - теплоноситель КЯУ.6 - coolant of the nuclear reactor.

7 - реактор КЯУ7 - KNU reactor

8 - космический аппарат (полезная нагрузка) 8 - spacecraft (payload)

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Радиационная защита космической ядерной установки, фиг. 1, содержит контейнер 1 из тяжелого металла, снаружи покрытого слоем 2 борсодержащего материала. Внутри контейнера 1 расположен пластинчатый теплообменник, образованный из последовательно сваренных и выполненных в виде гофрированных пластин слоев из ослабляющего потоки гамма квантов и нейтронов материала 3, между которыми образуются зазоры 4, заполненные с одной стороны гофрированных пластин слоем нейтронно-поглощающего материала 5, а с другой стороны теплоносителем КЯУ 6.The radiation protection of a space nuclear installation, Fig. 1, comprises a container 1 made of heavy metal, covered on the outside with a layer 2 of boron-containing material. Inside the container 1 there is a plate heat exchanger formed from successively welded and made in the form of corrugated plates layers of a material 3 that attenuates gamma quanta and neutron fluxes, between which gaps 4 are formed, filled on one side of the corrugated plates with a layer of neutron-absorbing material 5, and on the other side with a coolant CNAU 6.

Контейнер 1 из тяжелого металла может быть выполнен, например, из ниобия или урана-238.The container 1 made of heavy metal can be made, for example, of niobium or uranium-238.

Слой 2 борсодержащего материала может быть выполнен, например, из карбида бора.Layer 2 of boron-containing material can be made, for example, from boron carbide.

Ослабляющий поток квантов и нейтронов материал 3 может быть выполнен из тяжелого металла, выбранного из ниобия или урана 238.The material 3, which weakens the flow of quanta and neutrons, can be made of a heavy metal selected from niobium or uranium 238.

Слои нейтронно-поглощающего материала 5 могут быть выполнены из легкого жидкометаллического металла, например лития.The layers of neutron-absorbing material 5 can be made of a light liquid metal, such as lithium.

Зазоры 4 в каждом слое между пластинами 3 выбираются, так чтобы масса легкого жидкометаллического металла, например лития, была в 2 раза меньше массы пластин, составляющих слои 3 из тяжелого металла.The gaps 4 in each layer between the plates 3 are selected so that the mass of the light liquid metal, for example lithium, is 2 times less than the mass of the plates that make up the layers 3 of the heavy metal.

Масса слоя борсодержащего покрытия 2 выбирается из условия содержания бора по массе в количестве не менее 2% от массы конструкционного материала (тяжелого металла).The mass of the layer of boron-containing coating 2 is selected based on the condition of the boron content by mass in an amount of at least 2% of the mass of the structural material (heavy metal).

Гидравлическая схема движения жидкостей в радиационной защите представлена на фиг. 2, и выполнена по типу пластинчатого теплообменника, для охлаждения РЗ и нагрева теплоносителя, поступающего в реактор КЯУ.The hydraulic diagram of the movement of liquids in the radiation protection is shown in Fig. 2, and is made as a plate heat exchanger for cooling the radiation protection and heating the coolant entering the KNU reactor.

Последовательное чередование материалов пластин 3 и жидкостей 5 и 6 увеличивает эффективность радиационной зашиты по сравнению с прототипом моноблочной конструкции РЗ. Охлаждение радиационной защиты происходит за счет прокачки теплоносителя 6, а в нештатном случае жидкого металла 5, что обеспечивает более низкую относительно прототипа температуру внутри РЗ и, следовательно, прочность и долговечность радиационной защиты высокопоточного реактора 7.The sequential alternation of the materials of the plates 3 and the liquids 5 and 6 increases the efficiency of the radiation protection compared to the prototype of the monoblock design of the reactor protection system. The cooling of the radiation protection system occurs due to the pumping of the coolant 6, and in an emergency, the liquid metal 5, which ensures a lower temperature inside the reactor protection system compared to the prototype and, consequently, the strength and durability of the radiation protection system of the high-flux reactor 7.

Допустимые радиационные нагрузки на электронную аппаратуру космического аппарата составляют:Permissible radiation loads on the electronic equipment of a spacecraft are:

- поглощенная доза *у-излучения 5*105 рад;- absorbed dose of *γ-radiation 5*10 5 rad;

- флюенс быстрых нейтронов (Е>0,1Мэв) 1012 нейтр/см2.- fast neutron fluence (E>0.1 MeV) 1012 neutrons/cm2.

Флюенс нейтронов в реакторе КЯУ оценивается величиной 1019 нейтр/см2 и выше. Доза *у-излучения, зависит от энерговыработки реактора КЯУ, и составляет 5*108 рад и выше. /Пилотируемая экспедиция на Марс, п/ред Коротеева А.С., 2006 г. с. 135./The neutron fluence in the KNU reactor is estimated at 10 19 neutrons/cm 2 and higher. The dose of *γ-radiation depends on the energy output of the KNU reactor and is 5*10 8 rad and higher. /Manned expedition to Mars, edited by A.S. Koroteev, 2006, p. 135./

Описание работы устройстваDescription of the device operation

ПримерExample

Как показали сравнительные нейтронно-физические расчеты РЗ, наиболее перспективный результат продемонстрировали материалы: Nb - в качестве тяжелого и конструкционного металла; Li - в качестве легкого металла; В4С (карбид бора) - в качестве борсодержащего материала покрытия РЗ.As comparative neutron-physical calculations of the RP showed, the most promising results were demonstrated by the following materials: Nb - as a heavy and structural metal; Li - as a light metal; B 4 C (boron carbide) - as a boron-containing coating material for the RP.

Результаты нейтронно-физических расчетов для конструктивной конической формы прототипа и данного предложения приведены в таблице. Расчеты выполнялись для реактора 7 с потоком нейтронов в центре активной зоны 1019 н/см2, а перед РЗ 1017 н/см2. Для сравнения, предложенной в настоящем патенте РЗ, авторами приведен также расчет радиационной защиты на основе гидрида циркония, имеющего более высокую термостойкость, по сравнению с гидридом лития, (до 800°С), с дополнительным конструктивным элементом в виде дисков из тяжелого металла между реактором и блоком гидрида циркония. / Машиностроение. Энциклопедия. Главный редактор академик РАН К.В. Фролов. Раздел IV. Расчёт и конструирование машин. Том IV-25. Машиностроение ядерной техники. Книга 2. Редактор тома д-р техн. наук Е.О. Адамов. Москва "Машиностроение" 2005. с. 527./The results of neutron-physical calculations for the constructive conical shape of the prototype and this proposal are presented in the table. The calculations were performed for reactor 7 with a neutron flux in the center of the active zone of 10 19 n/cm 2 , and in front of the reactor core 10 17 n/cm 2 . For comparison, the authors of the proposed in this patent reactor core also provided a calculation of radiation protection based on zirconium hydride, which has a higher thermal stability, compared to lithium hydride (up to 800 ° C), with an additional structural element in the form of disks made of heavy metal between the reactor and the zirconium hydride block. / Mechanical Engineering. Encyclopedia. Editor-in-Chief, Academician of the Russian Academy of Sciences K.V. Frolov. Section IV. Calculation and Design of Machines. Volume IV-25. Mechanical Engineering of Nuclear Technology. Book 2. Volume Editor, Doctor of Technical Sciences E.O. Adamov. Moscow "Mashinostroenie" 2005. p. 527./

Расчеты показали, что при одинаковых конструктивных условиях и величине диаметров защищаемых от излучения элементов космического аппарата 8, предлагаемая слоистая РЗ имеет практически одинаковую массу с низкотемпературной РЗ, но существенно более термостойкую конструкцию. Это определяется тем, что температура разложения гидрида лития в вакууме около 400 °С, а температура коррозионной стойкости ниобия в жидком литии около 1200 °С. Calculations have shown that under identical design conditions and the diameters of the elements of the spacecraft 8 protected from radiation, the proposed layered RP has almost the same mass as the low-temperature RP, but a significantly more heat-resistant design. This is determined by the fact that the decomposition temperature of lithium hydride in a vacuum is about 400 °C, and the corrosion resistance temperature of niobium in liquid lithium is about 1200 °C.

Кроме того, проведенные тепловые расчеты подтвердили достижение приемлемых температур на материалах защиты при прокачке теплоносителя КЯУ в зазорах 6 между слоями тяжелого металла. В случае прекращения прокачки теплоносителя, теплосъем осуществляется прокачкой легкого жидкометаллического металла 5 в зазорах 4.In addition, the thermal calculations performed confirmed the achievement of acceptable temperatures on the protection materials when pumping the coolant of the KYAU in the gaps 6 between the layers of heavy metal. In the event of stopping the pumping of the coolant, heat removal is carried out by pumping light liquid metal 5 in the gaps 4.

Таким образом, предлагаемая конструкция РЗ, отвечая условиям эффективности ослабления радиационных потоков, обеспечивает на полезной нагрузке флюенс нейтронов на уровне 10 н/см , и дозу гамма-излучения менее 1x105 рад, и позволяет получить минимальные массовые характеристики и максимальную термостойкость в вакууме. Дополнительной функцией РЗ будет подогрев теплоносителя 6 КЯУ перед подачей его в реактор 7 для увеличения коэффициента полезного действия КЯУ.Thus, the proposed design of the RP, meeting the conditions of the efficiency of attenuation of radiation flows, provides a neutron fluence of 10 n/cm on the payload, and a gamma radiation dose of less than 1x10 5 rad, and allows obtaining minimum mass characteristics and maximum thermal stability in a vacuum. An additional function of the RP will be heating the coolant 6 of the CN before feeding it to the reactor 7 to increase the efficiency of the CN.

Корпус предлагаемой РЗ может изготавливаться не только в виде цилиндра, как показано на фиг. 1, но и в виде усеченного конуса для снижения массы, если диаметры реактора и полезной нагрузки космического аппарата отличаются друг от друга. Усеченный конус корпуса РЗ располагается в пределах телесного угла между крышкой реактора и фланцем защищаемого объекта космического аппарата.The body of the proposed RZ can be manufactured not only in the form of a cylinder, as shown in Fig. 1, but also in the form of a truncated cone to reduce weight if the diameters of the reactor and the payload of the spacecraft differ from each other. The truncated cone of the RZ body is located within the solid angle between the reactor cover and the flange of the protected object of the spacecraft.

Claims (5)

1. Радиационная защита космической ядерной установки, содержащая контейнер, слой нейтронно-поглощающего материала и слой ослабляющего поток квантов и нейтронов материала, отличающаяся тем, что внутри контейнера расположен пластинчатый теплообменник, образованный из последовательно сваренных и выполненных в виде гофрированных пластин слоев из ослабляющего потоки гамма-квантов и нейтронов материала, между которыми образуются зазоры, заполненные с одной стороны гофрированных пластин слоем нейтронно-поглощающего материала, а с другой стороны теплоносителем, при этом наружная поверхность контейнера покрыта слоем борсодержащего материала.1. Radiation protection for a space nuclear installation, comprising a container, a layer of neutron-absorbing material and a layer of material attenuating the flow of quanta and neutrons, characterized in that a plate heat exchanger is located inside the container, formed from successively welded and corrugated plate layers of material attenuating the flow of gamma quanta and neutrons, between which gaps are formed, filled on one side of the corrugated plates with a layer of neutron-absorbing material, and on the other side with a coolant, while the outer surface of the container is covered with a layer of boron-containing material. 2. Радиационная защита по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве ослабляющего поток квантов и нейтронов материала используется тяжелый металл, выбранный из ниобия или урана 238, в качестве нейтронно-поглощающего материала используется легкий жидкометаллический металл, выбранный из лития, а в качестве борсодержащего материала используется, например, карбид бора.2. Radiation protection according to paragraph 1, characterized in that a heavy metal selected from niobium or uranium 238 is used as the material attenuating the flow of quanta and neutrons, a light liquid metal selected from lithium is used as the neutron-absorbing material, and, for example, boron carbide is used as the boron-containing material. 3. Радиационная защита по п. 2, отличающаяся тем, что соотношение масс тяжелого и легкого металлов составляет 2:1, а масса борсодержащего материала не менее 2% от массы тяжелого металла.3. Radiation protection according to paragraph 2, characterized in that the ratio of the masses of heavy and light metals is 2:1, and the mass of the boron-containing material is not less than 2% of the mass of the heavy metal. 4. Радиационная защита космической ядерной установки по п. 1, отличающаяся тем, что легкий жидкометаллический металл и теплоноситель ядерного реактора прокачиваются через зазоры между слоями тяжелого металла в радиационной защите для снижения тепла со всего объема РЗ.4. Radiation protection of a space nuclear installation according to paragraph 1, characterized in that the light liquid metal and the coolant of the nuclear reactor are pumped through the gaps between the layers of heavy metal in the radiation protection to reduce heat from the entire volume of the RP. 5. Радиационная защита космической ядерной установки по п. 1, отличающаяся тем, что контейнер из тяжелого металла выполняется в виде цилиндра или усеченного конуса.5. Radiation protection for a space nuclear installation according to paragraph 1, characterized in that the container made of heavy metal is made in the form of a cylinder or a truncated cone.
RU2024139910A 2024-12-27 Radiation protection of space nuclear power plant RU2844148C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2844148C1 true RU2844148C1 (en) 2025-07-28

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB893668A (en) * 1959-07-20 1962-04-11 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear reactors
FR2675619A1 (en) * 1991-04-18 1992-10-23 Euromas Sa DEVICE AND INSTALLATION FOR THE BIOLOGICAL PROTECTION OF RADIOACTIVE FLUID CIRCUIT ELEMENT.
RU443U1 (en) * 1993-10-21 1995-05-16 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation Protection of a Space Nuclear Power Plant
RU2069899C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-27 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation shielding for space nuclear power plant
RU2069898C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-27 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation shielding of space nuclear power plant
RU2225649C2 (en) * 2002-03-04 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" Shady radiation shield
EP2879133A1 (en) * 2012-07-25 2015-06-03 Zhengwei Li Spherical fuel reactor
RU161828U1 (en) * 2015-08-19 2016-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") RADIATION PROTECTION PANEL
RU2761020C2 (en) * 2017-05-11 2021-12-02 Хиперион Матириалз Энд Текнолоджиз (Свиден) Аб Composition of tungsten borocarbide and iron for use in protection from nuclear radiation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB893668A (en) * 1959-07-20 1962-04-11 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear reactors
FR2675619A1 (en) * 1991-04-18 1992-10-23 Euromas Sa DEVICE AND INSTALLATION FOR THE BIOLOGICAL PROTECTION OF RADIOACTIVE FLUID CIRCUIT ELEMENT.
RU2069899C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-27 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation shielding for space nuclear power plant
RU2069898C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-27 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation shielding of space nuclear power plant
RU443U1 (en) * 1993-10-21 1995-05-16 Государственное предприятие "Красная звезда" Radiation Protection of a Space Nuclear Power Plant
RU2225649C2 (en) * 2002-03-04 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" Shady radiation shield
EP2879133A1 (en) * 2012-07-25 2015-06-03 Zhengwei Li Spherical fuel reactor
RU161828U1 (en) * 2015-08-19 2016-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") RADIATION PROTECTION PANEL
RU2761020C2 (en) * 2017-05-11 2021-12-02 Хиперион Матириалз Энд Текнолоджиз (Свиден) Аб Composition of tungsten borocarbide and iron for use in protection from nuclear radiation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Д.Л. Бродер и др. Прохождение ионизирующих излучений через неоднородности в защите. Журнал "Атомная энергия", Т.27, вып.4, октябрь 1969, сс.315-323. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0405050B1 (en) Radiation shielding material with heat-transferring property
US11508488B2 (en) Heat transfer systems for nuclear reactor cores, and related systems
KR20220069957A (en) Integrated in-vessel neutron shield
KR102887312B1 (en) Layered neutron shielding
KR101332730B1 (en) Macrostructured plate fuel element
JP2020076732A (en) Nuclear power plant
RU2844148C1 (en) Radiation protection of space nuclear power plant
US20250157680A1 (en) Containment structure for nuclear system
EP4356401B1 (en) Fuel fabrication process for radioisotope thermoelectric generators
Porta et al. Coated particle fuel to improve safety, design, economics in water-cooled and gas-cooled reactors
RU2458417C1 (en) Cover for spent fuel assemblies
KR20230097486A (en) neutron absorbing materials with improved neutron absorption capability and thermal conductivity
Ragheb et al. Alternate approach to inertial confinement fusion with low tritium inventories and high power densities
US4997619A (en) Shield for a nuclear reactor
RU2850060C1 (en) Improved materials for neutron shielding based on tungsten biride
RU109314U1 (en) CONTAINER FOR TRANSPORTATION, STORAGE AND DISPOSAL OF RADIOACTIVE MATERIALS
JPH0160797B2 (en)
RU2069898C1 (en) Radiation shielding of space nuclear power plant
Hopkins et al. A low activation fusion reactor design
Ko et al. Design Features of an OASIS-32D Metal Cask for both Transport and Storage of SNF
RU443U1 (en) Radiation Protection of a Space Nuclear Power Plant
Khlifa Double coated cladding for advanced accident tolerant fuel-overwiew
Powell et al. Prospects for low-activity aluminum structures
Robinson et al. BRAYTON-CYCLE RADIOISOTOPE HEAT SOURCE DESIGN STUDY, PHASE I (CONCEPTUAL DESIGN) REPORT.
Ludewig et al. Conceptual design studies of a neutron source at the BNL-HFBR facility