Реакторы для Земли и космоса: парад патентов

Сразу три инновационных реактора — для Земли и для космоса — в обзоре патентов за второй квартал.

Германия

Название: система стабилизации расплава в ядерном реакторе (WO2021058534)

Патентообладатель: Framatome

Авторы: Маркус Хупп, Торстен Кейм

Сфера применения: системы безопасности

Авторы предложили стабилизировать расплав активной зоны с помощью впитывающего материала. При этом исключается прямой контакт охлаждающей жидкости с топливом, предотвращается разрушение корпуса реактора из-за взрывного парообразования. Охлаждение достигается за счет медленного испарения охладителя из абсорбента. Механическое сопротивление поглотителя выше, чем у теплоносителя, что также обеспечивает сохранность корпуса реактора и ловушки расплава.

США

Название: встроенная внутрикорпусная защита от нейтронов (WO2021067901)

Патентообладатель: Ultra Safe Nuclear

Авторы: Майкл Идес, Паоло Веннери

Сфера применения: конструкционные элементы

Размер корпуса реактора определяет стоимость его изготовления и доставки. Затраты можно снизить, если разместить поглотитель и отражатель на внутренней стенке корпуса. Это позволит уменьшить зазор между ним и ТВС. За счет сокращения утечки нейтронов увеличивается срок службы корпуса, уменьшается активация материалов вокруг реактора. Изобретение может быть использовано в реакторах разных типов.

Название: реактор деления с сегментированными корпусами оболочек твэлов, имеющими плечи в форме эвольвентной кривой (WO2021067157)

Патентообладатель: BWXT Advanced Technologies

Авторы: Джеймс Инман, Джош Бергман

Сфера применения: перспективные ядерные реакторы

Тепловыделяющие элементы, представляющие собой изогнутые пластины, выстроены в цилиндрические слои в зависимости от степени кривизны. Теплоноситель движется в равномерных по толщине зазорах между твэлами. При разработке конструкции авторы учитывали возможность использования аддитивных технологий для производства реактора. Энергоуcтановку можно использовать в спутниках, космических кораблях, ядерных тепловых двигателях, а также для производства изотопов.

Название: низкоэнергетический жидкосолевой быстрый реактор (WO2021133952)

Патентообладатель: Terrapower

Авторы: Ансельмо Сиснерос-младший, Чарльз Фриман, Сэмюэл Гудрич, Кевин Крамер, Джеффри Латковски, Грегори Маркхэм, Джон Маквиртер, Джеймс Рокер, Джастин Томас, Дэниел Уолтер, Кент Уордл

Сфера применения: перспективные реакторы

Расплавленное топливо обеспечивает более высокую энергонапряженность, чем твердое, и при этом дешевле. Авторы предложили конструкцию экспериментальной установки, которая поможет наработать опыт эксплуатации, исследовать влияние обратных связей, неравномерности энерговыделения и разные режимы циркуляции топлива. Выделяемое тепло будет отводиться из активной зоны через корпус теплоносителем или рассеиваться в окружающую среду, в том числе с помощью термоэлектрических генераторов. Такой реактор сможет работать и в космосе.

Япония

Название: ядерный энергетический реактор (WO2021059590)

Патентообладатель: Hitachi — GE Nuclear Energy

Авторы: Кодзуэ Мацукава, Фумихито Хирокава, Юичиро Имамура

Сфера применения: перспективные ядерные реакторы

Реактор собирают в холодном состоянии, при этом трубопровод системы охлаждения жестко фиксируется в защитной бетонной оболочке. В процессе запуска реактора он нагревается до рабочей температуры, его корпус расширяется, создается риск повреждения подводящего трубопровода. Изобретатели предложили сэкономить пространство и изменили схему крепления на корпусе реактора так, чтобы термическое расширение не приводило к возникновению напряжений в трубах с теплоносителем. Размеры бетонного корпуса можно уменьшить, что позволит сделать АЭС более компактной.