Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА КОСМИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА КОСМИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА КОСМИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Cущность изобретения: радиационная защита содержит слой гидрида лития, выполненный составным. В центральной части защиты размещен диск из материала с высокими ослабляющими фотоны свойствами. На периферии диска установлен фланец из конструкционного материала. Толщина фланца выбрана из зависимости, учитывающей, в частности, дозу фотонов и характеристики конструкционного материала. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069898
Класс(ы) патента: G21C11/02
Номер заявки: 93016636/25
Дата подачи заявки: 31.03.1993
Дата публикации: 27.11.1996
Заявитель(и): Государственное предприятие "Красная Звезда"
Автор(ы): Еремин А.Г.; Коробков Л.С.; Дубинин А.А.; Левченко В.М.; Пышко А.П.
Патентообладатель(и): Государственное предприятие "Красная Звезда"
Описание изобретения: Изобретение относится к ядерной энергетике для космических аппаратов, в частности к радиационным защитам (РЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ), предназначенных для снижения уровня ионизирующего излучения нейтронов и фотонов от ядерного реактора до значений допустимых для полезной нагрузки космического аппарата.
Известен ряд конструкций таких РЗ, использующих в качестве материала легкого компонента (предназначенного для снижения уровня нейтронного излучения) гидрид лития, заполняющий литьевым способом металлический контейнер, а в качестве материала тяжелого компонента (предназначенного для снижения интенсивности фотонного излучения) уран 238, либо вольфрам. Расположение материалов в защите выполнено путем чередования слоев легкого и тяжелого компонент (Описание конструкции РЗ космической ЯЭУ. Конструкция и расчет на прочность космических электро-ракетных двигателей. М. Машиностроение, 1970, с. 83; Конструкции РЗ космической ЯЭУ. Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ. Л. Энергоиздат, 1987, с. 275 - 277).
Недостатком этих конструкций является отсутствие профилирования тяжелого компонента, приводящее к увеличению массы РЗ.
Наиболее близкой к изобретению является конструкция РЗ, содержащая два слоя гидрида лития, заключенных в оболочки, между которыми располагается слой вольфрама или урана 238. Его толщина геометрически спрофилирована с учетом изменения интенсивности фотонного излучения по радиусу РЗ и различий в необходимых кратностей ослабления излучения в направлении защищаемого объекта космического аппарата и агрегатов ЯЭУ, например, холодильника-излучателя. В конструктивном плане РЗ представляет собой два контейнера с гидридом лития, соединенных между собой оболочкой, с прикрепленным к ней диском тяжелого компонента (Описание конструкции РЗ ЯЭУ SP-100 в сборнике "Seven Symposium on Spase Nuclear Power System. Proceeding (in two part). Part One. Albuquerque Convention Center, Albuquerque, New Mехico, USA, January 7 10, 1990, р. 121 124).
Недостатком этой конструкции является существенное уменьшение к периферии толщины слоя тяжелого компонента, в результате которого снижается прочность и становится невозможным использование диска тяжелого компонента в силовой схеме РЗ и, как следствие, увеличение массы конструкции, связанное с необходимостью дополнительного крепления материала тяжелого компонента. Альтернативным вариантом при геометрическом профилировании является переразмеривание, с целью обеспечения прочности конструкции, периферийного слоя тяжелого компонента, что в итоге также ведет к увеличению массы РЗ.
Задача изобретения снижение массы РЗ или эквивалентное увеличению времени эксплуатации ЯЭУ, в течение которого достигается заданный флюенс нейтронов и фотонов на полезной нагрузке космического аппарата.
Техническим результатом изобретения является увеличение прочности слоя тяжелого компонента без снижения защитных свойств РЗ и ухудшения ее массогабаритных характеристик.
Технический результат достигается тем, что в радиационной защите космической ядерной энергетической установки, содержащей слои нейтроннопоглащающего материала (гидрида лития), заключенного в оболочку и слоя, ослабляющего поток фотонов, последний выполнен составным, центральная часть в виде диска из материала с высокими ослабляющими фотоны свойствами, а периферийная в виде фланца из конструкционного материала, обладающего худшими свойствами ослабления фотонов, но высокими прочностными характеристиками, при этом толщина фланца выбрана с учетом толщины металлоконструкций контейнеров с гидридом лития при которой их суммарная толщина определена по формуле
H= 1/j(r)·ln{π·T(r)·R2·Do/Yo·Dd},
где ;
j(r) эффективное сечение ослабления дозы фотонов;
R максимальный радиус слоя, ослабляющего фотоны;
T(r)-δD/δS вклад элемента поверхности слоя ослабляющего фотоны в дозу на плоскости детектирования;
Dо доза фотонов для исходной композиции;
Dd допустимая доза фотонов.
На чертеже представлено продольное сечение РЗ.
Радиационная защита космической ЯЭУ (чертеж) содержит контейнеры с гидридом лития 1,2 и слой тяжелого компонента, центральная часть которого выполнена в виде диска 3 из урана 238, либо вольфрама, а периферийная в виде фланца 4 из нержавеющей стали, например Х18Н10Т. Элементы крепления 5 и 6 контейнеров 1 и 2, выполненные также из нержавеющей стали, служат дополнительной защитой от фотонов.
Предлагаемая РЗ функционирует следующим образом.
В связи с анизотропией излучения реактора в направлении плоскости детектирования и различий в необходимых кратностях ослабления излучения в направлении защищаемого объекта космического аппарата и агрегатов ЯЭУ, например холодильника-излучателя, центральная часть слоя тяжелого компонента, выполненная из урана 238 или вольфрама, ослабляет наиболее интенсивный поток фотонов и обеспечивает при этом максимальную кратность ослабления.
Периферийная часть, выполненная в виде фланца из нержавеющей стали, обладая худшей способностью к ослаблению фотонов, но ослабляющая менее интенсивный поток фотонов, и имея при этом большую по сравнению с диском урана 238 или вольфрама толщину, обеспечивает необходимую кратность ослабления.
Таким образом, предлагаемая конструкция РЗ, отвечая условиям прочности, обеспечивает в каждой точке плоскости детектирования максимально допустимую дозу ионизирующего излучения, позволяя тем самым достигнуть минимальных массогабаритных характеристик. Как показывает расчет, в зависимости от габаритов защищаемой зоны выигрыш в массе РЗ может составить 5 8%
Формула изобретения: Радиационная защита космической ядерной энергетической установки, содержащая слои нейтронно-поглощающего материала гидрида лития, заключенного в оболочку, и слоя, ослабляющего поток фотонов, отличающаяся тем, что слой, ослабляющий поток фотонов, выполнен составным, центральная часть в виде диска из материала с высокими ослабляющими фотоны свойствами, а периферийная в виде фланца из конструкционного материала, обладающего худшими свойствами ослабления фотонов, 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 определена по формуле
H = 1/J(r)·ln{П·T(r)·R2·Do/Yo·Dd},
где

J(r) эффективное сечение ослабления дозы фотонов;
R максимальный радиус слоя, ослабляющего фотоны;
T(r)-δD/δS вклад элемента поверхности слоя, ослабляющего фотоны, в дозу на плоскости детектирования;
D0 доза фотонов для исходной композиции;
Dd допустимая доза фотонов.