От малых АЭС до ядерной медицины

Росатом называет себя корпорацией знаний. Но результаты интеллектуальной деятельности становятся реальным активом только тогда, когда они зарегистрированы и защищены. Мы начинаем публикацию обзоров актуальных патентов, связанных с атомной тематикой.
В первом материале на эту тему речь пойдет об изобретениях, запатентованных в 2016 году. Обозреватель журнала исследует открытые базы данных и выбирает самые интересные, оригинальные, неожиданные патенты.

Фото: Shutterstock
ПАТЕНТЫ
Ядерное топливо
Изобретатели: Сергей Алексеевич Полозов, Юрий Владимирович Доморад (ГНУ «ОИЭЯИ-Сосны» НАН Беларуси).

Сфера применения: тепловыделяющие сборки (ТВС) активных зон водоохлаждаемых энергетических ядерных реакторов, в частности типа ВВЭР.

Краткое описание: предложенный способ обеспечивает гарантированную подкритичность тепловыделяющей сборке, системе из твэлов, входящих в состав ТВС, в случаях помещения твэлов в водную среду, разрушения ТВС, несанкционированного вмешательства.

На внешнюю поверхность оболочки твэлов наносится нейтронопоглощающее покрытие; предусмотрена возможность его удаления с минимальным вмешательством в технологические процессы. Указанное покрытие, стойкое в водной среде до порогового значения температуры или других параметров, при превышении порогового значения разрушается и растворяется в теплоносителе.

Экология
Изобретатель: Вячеслав Павлович Попов.

Сфера применения: оценка радиационной обстановки окружающей среды.

Краткое описание: система для измерения по гамма-излучению загрязненности окружающей среды, вызванной радиоактивным выбросом радиационно опасных предприятий, размещена на наземном комплексе обработки и управления измерительной информацией и беспилотном летательном аппарате.

Компоненты системы: гамма-спектрометрическая установка, устройство автоматического пробоотбора, блоки управления полетом и определения координат беспилотного летательного аппарата, лазерный высотомер.

Использование системы позволяет повысить точность результатов измерений, расширить ее функциональные возможности, обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

Новые материалы
Изобретатели: Андрей Анатольевич Бойков, Виктор Викторович Чердынцев, Виктор Николаевич Гульбин.

Сфера применения: в авиакосмической, атомной отраслях, промышленности и медицине.

Краткое описание: материал на полимерной основе для комбинированной радио- и радиационной защиты. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен содержит наночастицы вольфрама, карбида бора и технического углерода. Композит обеспечивает защиту от электромагнитного излучения сверхвысоких (СВЧ), крайне высоких (КВЧ) частот, электронов, протонов, нейтронов, рентгеновского и γ-излучений.

Калибровка
Изобретатели: Сергей Константинович Манкевич, Любовь Леонидовна Филичкина, Лидия Викторовна Чувствина.

Сфера применения: оперативный контроль точности установки тепловыделяющих сборок в рабочей активной зоне ядерного реактора типа ВВЭР, РБМК.

Краткое описание: устройство для контроля точности установки сборок тепловыделяющих элементов в ядерном реакторе содержит источник оптического излучения и эталонную отражательную пластину, позволяющую тестировать и калибровать процесс проведения измерений в абсолютных значениях измеряемых высот. Устройство выполнено на основе средств оптики и электроники, допускающих работу в условиях активной зоны ядерного реактора, и обеспечивает полную автоматизацию процесса измерений и сканирования зоны загрузки ядерного реактора.

Технический результат — повышение точности определения высот (повысотных отметок) верхних площадок сборок тепловыделяющих элементов непосредственно в активной зоне ядерного реактора бесконтактным методом, повышение скорости проведения измерений, увеличение достоверности и надежности получаемых результатов.

Диагностика
Изобретатели: Петр Никифорович Мартынов, Радомир Шамильевич Асхадуллин, Алексей Николаевич Стороженко, Александр Юрьевич Легких.

Сфера применения: способы диагностики ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Краткое описание: способ диагностики теплоносителя свинцово-висмутового быстрого реактора и диагностическая система для осуществления способа. В процессе измерения параметров теплоносителя данные об активности кислорода контролируются при помощи резервного датчика, который погружается только на время измерения. Также предусматривается управление вводом растворенного кислорода в теплоноситель с целью обеспечения заданного кислородного режима, управление дожиганием и диспергатором газа для реализации водородной очистки. Повышается эффективность диагностики теплоносителя свинцово-висмутового быстрого реактора.

Система контроля
Изобретатели: Сергей Константинович Манкевич, Евгений Прохорович Орлов.

Сфера применения: измерение концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного реактора.

Краткое описание: система включает два источника лазерного излучения, измерительную и эталонную кювету, фотоприемный блок, блок обработки сигналов, блок управления, блок измерения параметров лазерного излучения, два модулятора лазерного излучения, три оптических переключателя, три управляемых оптических ослабителя, управляемый спектральный фильтр, четыре волоконнооптические линии, пять отражательных и пять полупрозрачных зеркал.

Технический результат — повышение оперативности, безопасности и точности измерений.

Управление и защита
Изобретатели: Артем Валерьевич Варивцев, Андрей Павлович Малков.

Сфера применения: рабочие органы системы управления и защиты ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Краткое описание: рабочий орган компенсации реактивности системы управления и защиты реактора на быстрых нейтронах состоит из гильзы, стержневого элемента с замедлителем нейтронов, неподвижно закрепленного на центральной оси гильзы, и поглощающего элемента кольцевого сечения, выполненного с возможностью перемещения в зазоре между внутренней стенкой гильзы и стержневым элементом с замедлителем нейтронов.

Технический результат — снижение неравномерности выгорания ядерного топлива и повышение эффективности его использования с одновременным повышением компенсирующей способности рабочих органов и увеличением вследствие этого продолжительности кампании.

Топливная композиция
Изобретатели: Ирина Семеновна Курина, Вячеслав Васильевич Попов, Владимир Николаевич Румянцев, Александр Евгеньевич Русанов, Степан Сергеевич Рогов, Саид Мирфаисович Шарикпулов.

Сфера применения: состав твердых керамических топливных элементов на основе диоксида урана.

Краткое описание: таблетка, приближенная по свойствам к монокристаллу, практически лишена пористости внутри зерен, имеет повышенную, выше справочных данных, теплопроводность с ростом температуры.
В микроструктуре таблетки ядерного топлива имеются металлокластеры в виде химических соединений U2 и U22+ с химической связью U-U; поры размером 1‒5 мкм распределены по границам зерен; внутри зерен расположены преимущественно поры наноразмеров.

Кроме того, металлокластеры составляют от 0,01% до 2% массы. Способ изготовления таблетки ядерного топлива включает осаждение полиураната аммония в две стадии при разных значениях pH.

Спекание осуществляют при температуре от 1600 до 2200 °C в водородсодержащей среде в незначительном количестве жидкой фазы, образующейся за счет расплавления металлокластеров при температуре выше 1150 °C.

Технические результаты: более надежная особая структура и простой состав топливной таблетки диоксида урана без инородных добавок или с незначительным их количеством, приближенной по свойствам к монокристаллу, имеющей повышенную теплопроводность с ростом температуры; предложен простой способ ее получения.

Ядерный реактор
Изобретатели: Ларион Александрович Лебедев, Валерий Алексеевич Левченко.

Сфера применения: ядерная энергетика, реакторы малой и особо малой мощности.

Краткое описание: ядерный реактор имеет корпус с отражателем, образующим активную зону. В ней расположены первые технологические каналы, предназначенные для циркуляции теплоносителя, и вторые технологические каналы, предназначенные для размещения элементов системы управления и защиты. В системе охлаждения реактора используются трубки Фильда.

АЭС малой мощности
Изобретатель: Леон К. Уолтерс.

Сфера применения: малые атомные станции.

Краткое описание: небольшая атомная электростанция на быстрых нейтронах с длительным интервалом замены топлива включает в себя реактор бассейнового типа. Активная зона находится внутри бассейна реактора и включает топливную загрузку из металлического или металлокерамического топлива; жидкий натрий используется в качестве теплопередающей среды. Насос может обеспечивать циркуляцию жидкого натрия через теплообменник. Система может включать в себя неядерное оборудование АЭС, не соответствующее нормам радиационной безопасности. Реактор может быть модульным и вырабатывать примерно 100 МВт электрической энергии.

Технические результаты — длительная кампания реактора, компактность.

Медицина
Изобретатели: Лоранс Пуль, Лоран Леви, Селин Бержо, Маттье Жермэн, Аньес Поттье (НАНОБИОТИКС).

Сфера применения: лечение онкологических заболеваний.

Краткое описание: предлагается биологически совместимый гель, содержащий наночастицы и их агрегаты, который значительно улучшает определение границ ткани-мишени, дополнительно позволяет по меньшей мере на 10 % повысить накопление поражающей (облучающей) дозы в ложе опухоли без увеличения накопления поражающей дозы в окружающих здоровых тканях.

Детектор
Изобретатели: Жак Де Сануа, Кристин Мер-Калфати, Миша Поморски.

Сфера применения: детектирование альфа-частиц, содержащихся в жидкой среде.

Краткое описание: система включает противоэлектрод и детектор альфа-частиц, содержащий подложку, полученную из материала собственного полупроводника, который расположен в качестве слоя между двумя электрическими контактами; при этом контакт, омываемый жидкой средой, выполнен из алмаза, легированного бором. За счет формирования особого электролита и протекания тока находящиеся в жидкой среде актиниды или полоний можно сконцентрировать на одном из контактов и тем самым снизить предел обнаружения источников альфа-излучения.



Материал подготовил Юрий Сидоров

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА