Прорывные инновации


Так уж сложилось в атомной отрасли, что все самые перспективные изобретения сначала проходят через руки военных. Изомеры не стали исключением: с 1998 по 2004 год агентство DARPA активно занималось исследованием возможности создания «гафниевой бомбы» на основе 178m2Hf. Сложность и дороговизна наработки вместе с безуспешностью попыток вызвать лавинообразный переход в основное состояние поставили крест на этих разработках. Потраченные на исследования деньги не пропадут даром — изомерам находят мирное применение.


Иллюстрация: Shutterstock
Вершки и корешки
Название: способ разделения смеси оксидов циркония и гафния посредством пирометаллургии (2653521).

Автор и патентообладатель: Синфэн Чжу (Китай).

Сфера применения: пирометаллургия.

Краткое описание: авторы предложили карбобромирование как способ наработки циркония и гафния высокой степени чистоты, пригодных для получения ядерных материалов. Смесь оксидов циркония и гафния обрабатывают для получения бромидов металлов, после чего разделяют их фракционированием. Далее бромиды взаимодействуют с магнием с образованием чистых циркония и гафния.

В предшествующих аналогах изобретения применялся метод карбохлорирования. Разница в температурах кипения для бромидов циркония и гафния больше, чем для хлоридов, вследствие этого эффективность разделения выше, затраты на оборудование небольшие, способ может быть легко применен в промышленном масштабе.
Атомный фастфуд
Название: злаковый батончик для питания людей, работающих с радиоактивными веществами и ионизирующим излучением (2649875).

Патентообладатель: КНИТУ-КАИ.

Авторы: Тимофей Гумеров, Елена Муравьева, Константин Швинк.

Сфера применения: пищевая промышленность.

Краткое описание: употребление в пищу предложенного изделия ускоряет выведение вредных веществ из организма через кишечник. Состав пищевого продукта радиопротекторный, он обогащен белками высокой биологической ценности.
Волшебные пузырьки
Название: низкоплотный пористый иридий (PCT/US2017/050425).

Патентообладатели: QSA Global Inc., Марк Шилтон, Марк Воус (США).

Авторы: Марк Шилтон, Марк Воус (США).

Сфера применения: источники радиоактивного излучения.

Краткое описание: изобретатели предполагают, что плотность иридия должна составлять 30‒85 % от плотности чистого металла. Поры могут быть заполнены другим активирующим веществом, либо низко активируемым, либо совместимым. Описываются разные формы источника; сферическая позволяет получать более ­качественные изображения при ­рентгеноскопии.

Низкая плотность увеличивает выход излучения, позволяя сэкономить материал, сохранив при этом мощность источника. Снижение плотности также приводит к смягчению спектра излучения за счет увеличения доли его низкоэнергетической части. Предлагаются различные способы получения пористого иридия.
Фабрика изомеров
Название: генератор изомеров 177MLU/177LU (WO2018074918).

Патентообладатель: Technische Universiteit Delft (Нидерланды).

Авторы: Рупали Бхардвай, Антонина Денкова, Пабло Креспо, Хьюберт Теодор Волтербик, Жорж Гаскон Сабат, Марсель Де Бруин (Нидерланды).

Сфера применения: производство изомеров; ядерная медицина.

Краткое описание: изобретение предназначено для производства изомеров — атомов с ядром в метастабильном возбужденном состоянии. При переходе ядер в основное состояние происходит выброс ионизирующего излучения.

Предложенное устройство способно на постоянной основе вырабатывать высокоактивные изомеры; оно имеет ряд преимуществ по сравнению с известным аналогом WO2013/085383.
Теперь с графеном
Название: облучательная сборка и устройство для наработки изотопов
(PCT/US2017/060183).

Патентообладатель: General Electric Company (США).

Авторы: Tomas Eriksson, Martin Parnaste, Jonas Norling (Швеция).

Сфера применения: наработка изотопов.

Краткое описание: описываемое устройство включает в себя камеру для наработки изотопов, в которой на пути потока частиц устанавливается мишень. Для удержания изотопов внутри камеры она покрывается одним или несколькими слоями фольги. Во время работы высвобождается значительное количество тепловой энергии. Это может приводить к частичному плавлению и разрушению изолирующего слоя.

Активация конструкционных материалов облучательной сборки может приводить к дополнительным дозовым нагрузкам на обслуживающий персонал. Один из вариантов изолирующего слоя — графен.
Бактериальная помощь
Название: способ выщелачивания урана из пород с незначительным его содержанием (2653400).

Патентообладатель: ФГАОУ ВО «СГУ».

Авторы: Владимир Гавриш, Татьяна Чайка, Георгий Баранов, Надежда Дербасова.

Сфера применения: добыча урана.

Краткое описание: при добыче урановых руд накапливаются отвалы пустой породы, содержащие природные изотопы урана.

В процессе длительного открытого хранения образуются потенциально опасные для людей дозы облучения, поэтому необходимо создавать специально оборудованные места изоляции. Безопасная и рентабельная технология извлечения остаточного урана и сопутствующих радиоактивных элементов из отвалов позволила бы использовать их для засыпки мест выработки.

Отличительная особенность изобретения — применение бактериального раствора сернокислого железа с использованием ассоциации тионовых микроорганизмов.

Предложенная технология позволяет повысить эффективность процесса извлечения урана из забалансовых руд и отвальных пород и, как следствие, предлагает эффективное решение проблемы утилизации урановых отвалов.
Замеры на бегу
Название: ядерно-магнитный расходомер и способ его эксплуатации (2653588).

Патентообладатель: KROHNE AG (Китай).

Авторы: Корнелис-Йоханнес Хогендорн (Нидерланды), Рутгер-Рейнаут Тромп (Нидерланды), Марко-Лендерт Зутевей (Нидерланды), Джон Джастин Фримен (США), Маттиас Аппел (США).

Сфера применения: добыча нефти и газа.

Краткое описание: устройства, аналогичные предложенному, используются для определения расхода текущей по трубам среды. В том случае, если среда многофазная, объем каждой фазы может быть определен отдельно.

Преимуществом разработки авторы называют то, что для изменения магнитного поля механика не используется. Это упрощает конструкцию и повышает надежность эксплуатации. Вместо механики применяются катушкообразные антенны, существенно более доступные по цене.

При таких же затратах устанавливается большее количество антенн, что улучшает точность измерений. Добываемая из скважин среда состоит из сырой нефти, соленой воды и природного газа, поэтому ядерно-магнитные расходомеры пригодны, прежде всего, для измерения расхода ­транспортируемой из источников нефти многофазной среды.
«Зеленое поле»
Название: кольцевая схема строительства группы подземных выработок для радиационной части подземной атомной электростанции (2651820).

Патентообладатель: Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co, Ltd. (Китай).

Авторы: Синьцян Ню, Цигуй Ян, Байсин Лю, Лисинь Лю, Синь Чжао, Лицзюнь Су, Фэн Ли, Сюэхун Ян, Фэн Чжао, Ся Хуа, Минь Ли, Вэйна Ю, Маохуа Ли, Фэй Юй (Китай).

Сфера применения: подземные АЭС.

Краткое описание: авторы изобретения учли опыт, полученный в результате аварии на японской атомной электростанции «Фукусима‑1». Предложенная схема выработок и транспортных туннелей предполагает короткие расстояния между блоками станции, удовлетворительную безопасность и высокую степень модульности.

Кольцевая схема компактна, безопасна, удобна для строительства и экономит инвестиции. Масштаб проекта по объему выработки грунта сравним с масштабом группы подземных выработок гидроэлектростанций.
Контроль и учет
Название: сегментированный ядерный уровнемер на основе волокон (2653116).

Патентообладатель: VEGA Americas, Inc. (США).

Авторы: Бонавантюр Кэхилл, Томас Ниинеметс (США).

Сфера применения: бесконтактные уровнемеры.

Краткое описание: иногда при измерениях бывает важно переместить датчик от продукта. Например, в литейном производстве считываемый уровень — это уровень горячего расплава стали или руды. В таких случаях необходимо поддерживать датчик уровня на безопасном расстоянии от горячего расплава.

Для этого используют ядерные уровнемеры: источник излучения располагают рядом с емкостью, а датчики — с другой стороны, напротив источника. Продукт ослабляет проходящее сквозь него излучение, что позволяет достаточно точно определить его количество.
АЭС — мечты сбываются!
Название: шахтно-скважинный газотурбинно-атомный нефтегазодобывающий комплекс (комбинат) (2652909).

Патентообладатель: ООО «Техноподземэнерго».

Авторы: Анатолий Ильюша, Гарник Амбарцумян, Дмитрий Панков, Игорь Грошев, Анатолий Грущенко, Дмитрий Нечаев.

Сфера применения: добыча нефти и газа.

Краткое описание: изобретение предназначено для интенсификации отработки нефтегазовых месторождений, увеличения полноты извлечения углеводородов и повышения эффективности его использования.

Для решения этих задач готовится система нагнетательно-стимулирующих скважин. Установленные в них трубчатые теплообменники включаются трубопроводами в циркуляционный контур атомного реактора.

Питание электромагнитных шлейфов индукционного нагрева и электрических скважинных нагревателей осуществляется с резервированием от поверхностной газотурбинной электростанции и от подземной ядерной энергетической установки.
Тепло для охлаждения
Название: система и способ отвода тепла от корпуса ядерного реактора (2649417).

Патентообладатели: Денис Зарюгин, Ларион Лебедев, Вадим Фролов, ООО «Научно-технический центр инноваций».

Авторы: Денис Зарюгин, Ларион Лебедев, Вадим Фролов.

Сфера применения: ядерные реакторы.

Краткое описание: изобретатели предложили охлаждать корпус реактора водой с помощью электронасоса. Его питание обеспечивается с помощью прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Такой подход повышает эффективность теплообмена за счет принудительной циркуляции теплоносителя. При этом соблюдаются требования пассивности работы системы: внешний источник и управляющие воздействия отсутствуют.

Предложенный метод может быть эффективен при любых типах запроектных аварий и даже при полном обесточивании системы.
Крошки в ладошке
Название: ядерный реактор с прямым преобразованием энергии за пределами активной зоны (2650885).

Патентообладатель: АО «ГНЦ РФ ‒ ФЭИ им. А. И. Лейпунского».

Авторы: Николай Логинов, Александр Пышко, Александр Михеев, Илья Денежкин.

Сферы применения: ядерные реакторы, прямое преобразование энергии.

Краткое описание: авторы изобретения стремились повысить эффективность прямого преобразования тепловой энергии в электрическую при более низкой температуре, увеличить ресурс работы реактора. В предложенную ими конструкцию входят термофотопреобразователь и электрогенерирующие модули, расположенные внутри корпуса реактора. Оболочка тепловыделяющего элемента может быть снабжена капиллярной структурой для отвода тепла испаряющимся теплоносителем.

Устройство можно использовать в качестве необслуживаемого источника электропитания.
Атомная батарейка
Название: энергоснабжение вживленного устройства с использованием радиоактивного источника (PCT/US2017/059936).

Патентообладатель: Galvani Bioelectronics Ltd. (США).

Автор: Ризван Башируллах (США).

Сфера применения: медицина, имплантируемые устройства.

Краткое описание: при беспроводной зарядке источника питания пациенту необходимо регулярно посещать врача либо четко соблюдать график зарядки. Забывчивость или выход из строя батарейки могут привести к тяжелым последствиям. Изобретатель предложил использовать бета-распад в качестве источника энергии: электрон захватывается фосфоресцентным слоем, который испускает свет, преобразуемый фотодиодом в электричество. Возможно, этого будет недостаточно для электропитания устройства, но хватит для подзарядки дублирующего источника питания.

Материал подготовил Юрий Сидоров




ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА