Атомные грезы
ПАТЕНТЫ / #1_2019
Быть новичком очень интересно — можно позволить себе самые смелые мечты. Быть новичком в окружении профессионалов еще и безопасно — они всегда готовы подсказать и предостеречь. Саудовская Аравия решила воплотить в жизнь самые смелые мечты о новой системе безопасности атомной станции и даже запатентовала их. Мы все читали о межпланетных парусниках — изобретатель из США грезит о космических мельницах и мюонном ветре. В этом обзоре — патенты мечтателей и изобретателей со всех концов планеты мирного атома и ее окрестностей.
АЭС вместо нефти
Название: система охлаждения и выработки электроэнергии в реакторе (WO2018230897).
Авторы: Юнгин Ким, Йонгмин Ба, Хунсик Хан, Чеонгбон Чанг, Джуневу Ки, Минкю Ли, Кисун Пак, Бонгхун Чо (Республика Корея).
Патентообладатель: Korea Atomic Energy Research Institute (Республика Корея), King Abdullah City for Atomic and Renewable Energy (Саудовская Аравия).
Сфера применения: системы безопасности АЭС.
Краткое описание: Атомным электростанциям нужны надежные, устойчивые к сейсмическим воздействиям системы охлаждения, способные вырабатывать электроэнергию даже при авариях. Авторы описывают атомную станцию, в которой корпус реактора окружен теплообменником, а часть вырабатываемой электроэнергии можно запасти на случай аварийной ситуации. Предусмотрена система охлаждения уловителя активной зоны для отвода тепла от расплава в случае возникновения тяжелой аварии.
Авторы: Юнгин Ким, Йонгмин Ба, Хунсик Хан, Чеонгбон Чанг, Джуневу Ки, Минкю Ли, Кисун Пак, Бонгхун Чо (Республика Корея).
Патентообладатель: Korea Atomic Energy Research Institute (Республика Корея), King Abdullah City for Atomic and Renewable Energy (Саудовская Аравия).
Сфера применения: системы безопасности АЭС.
Краткое описание: Атомным электростанциям нужны надежные, устойчивые к сейсмическим воздействиям системы охлаждения, способные вырабатывать электроэнергию даже при авариях. Авторы описывают атомную станцию, в которой корпус реактора окружен теплообменником, а часть вырабатываемой электроэнергии можно запасти на случай аварийной ситуации. Предусмотрена система охлаждения уловителя активной зоны для отвода тепла от расплава в случае возникновения тяжелой аварии.
Космический ветер
Название: устройство и метод для термоядерной генерации электроэнергии с помощью мюонного катализа (WO2018236444).
Автор и патентообладатель: Джером Дрекслер (США).
Сфера применения: космические энергетические установки.
Краткое описание: Существенно упростить термоядерные установки можно при помощи мюонов. Их производство слишком дорого для использования в земных условиях.
Автор описывает турбинный генератор, который можно использовать рядом с космическими телами на таком расстоянии, чтобы магнитное поле и атмосфера обеспечивали достаточно мощный поток космического излучения и мюонов. Топливо, содержащее дейтерий, перетекает в колонну, где оно взаимодействует с космическими лучами и мюонами. Образующиеся высокоэнергетические альфа-частицы приводят в движение турбину с электрическим генератором.
Автор и патентообладатель: Джером Дрекслер (США).
Сфера применения: космические энергетические установки.
Краткое описание: Существенно упростить термоядерные установки можно при помощи мюонов. Их производство слишком дорого для использования в земных условиях.
Автор описывает турбинный генератор, который можно использовать рядом с космическими телами на таком расстоянии, чтобы магнитное поле и атмосфера обеспечивали достаточно мощный поток космического излучения и мюонов. Топливо, содержащее дейтерий, перетекает в колонну, где оно взаимодействует с космическими лучами и мюонами. Образующиеся высокоэнергетические альфа-частицы приводят в движение турбину с электрическим генератором.
Спецовка от кутюр
Название: защитная одежда для ядерных и токсичных сред (WO2018226321).
Автор: Гари Кокс (США).
Патентообладатель: International Enviroguard (США).
Сфера применения: защитная одежда.
Краткое описание: Изобретение позволяет выполнять работы в радиоактивных и токсичных средах. Эта одежда имеет двухслойную структуру, предусмотрены отверстия для ношения и замены баллонов с воздухом, подключения к воздухопроводам.
Трехслойную непромокающую ткань легко сжечь; это упрощает ее утилизацию после однократного использования в агрессивных средах. Высокая паропроводность снижает тепловую нагрузку на сотрудника. Предусмотрена возможность использования устройств для забора проб воздуха и дозиметров.
Автор: Гари Кокс (США).
Патентообладатель: International Enviroguard (США).
Сфера применения: защитная одежда.
Краткое описание: Изобретение позволяет выполнять работы в радиоактивных и токсичных средах. Эта одежда имеет двухслойную структуру, предусмотрены отверстия для ношения и замены баллонов с воздухом, подключения к воздухопроводам.
Трехслойную непромокающую ткань легко сжечь; это упрощает ее утилизацию после однократного использования в агрессивных средах. Высокая паропроводность снижает тепловую нагрузку на сотрудника. Предусмотрена возможность использования устройств для забора проб воздуха и дозиметров.
Мечты о термояде
Название: термоядерная энергетическая установка с источником нейтронов (WO2018234840).
Автор: Сааде Махлуф (Ливан).
Патентообладатели: Сааде Махлуф (Ливан), Da Vinci Association for Inventors' Rights (Швейцария).
Сфера применения: термоядерные энергетические установки.
Краткое описание: Автор утверждает, что предложенная им схема термоядерного реактора значительно проще, чем у известных прототипов. Плазма в нем сжимается собственным магнитным полем, создаваемым плазменной пушкой, поэтому нет необходимости в использовании внешних магнитов. Электроды собираются в цилиндрическую структуру с осевой симметрией и образуют тор. Они изготавливаются из прочного термоустойчивого материала с высокой электропроводностью, способного замедлять нейтроны, например, карбида тория или урана.
Автор: Сааде Махлуф (Ливан).
Патентообладатели: Сааде Махлуф (Ливан), Da Vinci Association for Inventors' Rights (Швейцария).
Сфера применения: термоядерные энергетические установки.
Краткое описание: Автор утверждает, что предложенная им схема термоядерного реактора значительно проще, чем у известных прототипов. Плазма в нем сжимается собственным магнитным полем, создаваемым плазменной пушкой, поэтому нет необходимости в использовании внешних магнитов. Электроды собираются в цилиндрическую структуру с осевой симметрией и образуют тор. Они изготавливаются из прочного термоустойчивого материала с высокой электропроводностью, способного замедлять нейтроны, например, карбида тория или урана.
Перемешать, не взбалтывать
Название: добавление водорода в металлические сплавы с использованием механического воздействия (WO2018232512).
Авторы: Гленн Макрэй, Кристофер Коулман, Кертис Сент-Луис, Скотт Лангилле, Джеймс Корригал, Хайди Нордин, Шон Хэнлон, Скотт Рид, Кевин Маккогерти (Канада).
Патентообладатель: Atomic Energy of Canada (Канада).
Сфера применения: конструкционные материалы.
Краткое описание: Для продления срока эксплуатации реакторов CANDU нужно изучать влияние водорода на прочностные свойства конструкционных материалов. Для этого необходимо получить образцы с разной глубиной проникновения водорода в металл. По замыслу авторов, деталь можно покрыть гидридом металла и металлической оболочкой, например медной, после чего нагреть. Гидрид распадается, и моноатомный водород проникает в деталь. Оболочка формирует газонепроницаемое уплотнение.
Авторы: Гленн Макрэй, Кристофер Коулман, Кертис Сент-Луис, Скотт Лангилле, Джеймс Корригал, Хайди Нордин, Шон Хэнлон, Скотт Рид, Кевин Маккогерти (Канада).
Патентообладатель: Atomic Energy of Canada (Канада).
Сфера применения: конструкционные материалы.
Краткое описание: Для продления срока эксплуатации реакторов CANDU нужно изучать влияние водорода на прочностные свойства конструкционных материалов. Для этого необходимо получить образцы с разной глубиной проникновения водорода в металл. По замыслу авторов, деталь можно покрыть гидридом металла и металлической оболочкой, например медной, после чего нагреть. Гидрид распадается, и моноатомный водород проникает в деталь. Оболочка формирует газонепроницаемое уплотнение.
Домик для АЭС
Название: атомная электростанция с защитной надстройкой (WO2018215382).
Авторы: Хосе Маркес-Сантойо, Марк Ричардсон, Гарет Эдвардс, Пол Смит (Великобритания).
Патентообладатель: Rolls-Royce Power Engineering (Великобритания).
Сфера применения: системы защиты атомных станций.
Краткое описание: Предложенная изобретателями защита состоит из двух частей: одна закрывает реактор, вторая — центральную часть станции, включая циркуляционные насосы и турбинный зал. Надстройка имеет форму овала — авторы учли то, что АЭС могут строиться на побережьях крупных водоемов и нуждаться в защите от затопления, в том числе в результате цунами или штормовых приливов. В одном из вариантов реализации вторая надстройка может иметь арочную структуру и покрываться листами из поликарбоната или его аналогов.
Авторы: Хосе Маркес-Сантойо, Марк Ричардсон, Гарет Эдвардс, Пол Смит (Великобритания).
Патентообладатель: Rolls-Royce Power Engineering (Великобритания).
Сфера применения: системы защиты атомных станций.
Краткое описание: Предложенная изобретателями защита состоит из двух частей: одна закрывает реактор, вторая — центральную часть станции, включая циркуляционные насосы и турбинный зал. Надстройка имеет форму овала — авторы учли то, что АЭС могут строиться на побережьях крупных водоемов и нуждаться в защите от затопления, в том числе в результате цунами или штормовых приливов. В одном из вариантов реализации вторая надстройка может иметь арочную структуру и покрываться листами из поликарбоната или его аналогов.
Пассивная очистка
Название: топливная сборка легководного реактора, активная зона легководного реактора и способ получения МОХ-топливной сборки (2672565).
Авторы: Коудзи Хираива, Рей Кимура, Сюнго Сакурай, Рэй Аидзава, Горо Янасэ, Синитиро Кавамура (Япония).
Патентообладатель: Toshiba (Япония).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Состав топлива, как правило, выбирается таким образом, чтобы избыточная реактивность приближалась к нулю к концу рабочего цикла. Авторы предложили использовать топливо с двумя составами: у первого она к этому моменту превышает 0,3% Δk, у второго — стремится к нулю. Это позволяет уменьшить содержание младших актинидов в отработавшем топливе без необходимости создания передовой технологии регенерации, а также специализированных быстрых реакторов и ускорителей.
Авторы: Коудзи Хираива, Рей Кимура, Сюнго Сакурай, Рэй Аидзава, Горо Янасэ, Синитиро Кавамура (Япония).
Патентообладатель: Toshiba (Япония).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Состав топлива, как правило, выбирается таким образом, чтобы избыточная реактивность приближалась к нулю к концу рабочего цикла. Авторы предложили использовать топливо с двумя составами: у первого она к этому моменту превышает 0,3% Δk, у второго — стремится к нулю. Это позволяет уменьшить содержание младших актинидов в отработавшем топливе без необходимости создания передовой технологии регенерации, а также специализированных быстрых реакторов и ускорителей.
Урановый фарфор
Название: керамическая топливная таблетка, топливный стержень, топливная сборка (WO2018197105).
Авторы: Симон Мидлберг, Ларс Халлстадиус (Швеция).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Sweden (Швеция).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Авторы предложили использовать диборид урана, обогащенный изотопом ¹¹В. Это соединение отличают бо`льшие, чем у оксида, теплопроводность и плотность. Более высокое содержание урана повысит экономическую эффективность нового топлива. Допускается также добавление еще одного делящегося материала помимо урана.
UB2 — это керамика с высокой температурой плавления, такое топливо считается устойчивым к авариям, может обеспечить безопасность эксплуатации реактора.
Авторы: Симон Мидлберг, Ларс Халлстадиус (Швеция).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Sweden (Швеция).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Авторы предложили использовать диборид урана, обогащенный изотопом ¹¹В. Это соединение отличают бо`льшие, чем у оксида, теплопроводность и плотность. Более высокое содержание урана повысит экономическую эффективность нового топлива. Допускается также добавление еще одного делящегося материала помимо урана.
UB2 — это керамика с высокой температурой плавления, такое топливо считается устойчивым к авариям, может обеспечить безопасность эксплуатации реактора.
Компрессор для реактора
Название: газоохлаждаемый реактор под давлением (WO2018204857).
Авторы: Джесси Четам III, Брайан Коэн, Брайан Джонсон, Роберт Петроски, Николай Туран, Бао Чыонг (США).
Патентообладатель: Terrapower (США).
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: В качестве первичного теплоносителя авторы предложили использовать газ комнатной температуры, который может быть доведен до сверхкритического состояния. Жидкий замедлитель нейтронов предполагается использовать в качестве вторичного теплоносителя.
Охлаждая топливо, газ проходит через бассейн с жидким замедлителем, после чего подается на турбины для генерации электроэнергии. Он может быть использован повторно после компрессии, на которую тратится часть выработанной электроэнергии.
Авторы: Джесси Четам III, Брайан Коэн, Брайан Джонсон, Роберт Петроски, Николай Туран, Бао Чыонг (США).
Патентообладатель: Terrapower (США).
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: В качестве первичного теплоносителя авторы предложили использовать газ комнатной температуры, который может быть доведен до сверхкритического состояния. Жидкий замедлитель нейтронов предполагается использовать в качестве вторичного теплоносителя.
Охлаждая топливо, газ проходит через бассейн с жидким замедлителем, после чего подается на турбины для генерации электроэнергии. Он может быть использован повторно после компрессии, на которую тратится часть выработанной электроэнергии.
Малогабаритная энергетика
Название: упрощенные реакторы с кипящей водой для коммерческой выработки электроэнергии (WO2018204081).
Авторы: Брайан Хант, Христос Дальгрен, Уэйн Маркуино (США).
Патентообладатель: GE-Hitachi Nuclear Americas (США).
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: Защищенный патентом вариант АЭС может использовать естественную циркуляцию теплоносителя и вырабатывать до 350 МВт электрической мощности. Простая конструкция обеспечивает существенное снижение вероятности отказов: реактор находится внутри прочной оболочки, все вспомогательные системы вынесены за его пределы. Их подключение к активной зоне регламентируется стандартами ASME, предусмотрена защита от разрушения сдвигом. Для снижения занимаемой площади вся система может быть погружена под землю и сейсмически изолирована.
Авторы: Брайан Хант, Христос Дальгрен, Уэйн Маркуино (США).
Патентообладатель: GE-Hitachi Nuclear Americas (США).
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: Защищенный патентом вариант АЭС может использовать естественную циркуляцию теплоносителя и вырабатывать до 350 МВт электрической мощности. Простая конструкция обеспечивает существенное снижение вероятности отказов: реактор находится внутри прочной оболочки, все вспомогательные системы вынесены за его пределы. Их подключение к активной зоне регламентируется стандартами ASME, предусмотрена защита от разрушения сдвигом. Для снижения занимаемой площади вся система может быть погружена под землю и сейсмически изолирована.
Второе дыхание никеля
Название: радиоизотопный элемент электрического питания с полупроводниковым преобразователем, совмещенным с источником излучения (2670710).
Авторы: Андрей Давыдов, Павел Зайцев, Шамиль Тухватулин, Евгений Федоров, Алексей Шадский.
Патентообладатель: ФГУП «НИИ НПО „Луч"».
Сфера применения: радиоизотопные источники питания.
Краткое описание: Предложенный источник питания содержит фольгу с радиоактивным изотопом 63Ni толщиной ~2 мкм. На нее наносится полупроводниковый преобразователь, пропускающий электрический ток только в одном направлении. Удалось добиться прочного сцепления фольги и покрытия, а также высокой устойчивости к деформациям. Это позволяет сделать элемент питания гибким, свернуть его в рулон и даже сложить «гармошкой». Период полураспада 63Ni около 100 лет. Изобретение можно использовать для питания микроэлектронной аппаратуры.
Авторы: Андрей Давыдов, Павел Зайцев, Шамиль Тухватулин, Евгений Федоров, Алексей Шадский.
Патентообладатель: ФГУП «НИИ НПО „Луч"».
Сфера применения: радиоизотопные источники питания.
Краткое описание: Предложенный источник питания содержит фольгу с радиоактивным изотопом 63Ni толщиной ~2 мкм. На нее наносится полупроводниковый преобразователь, пропускающий электрический ток только в одном направлении. Удалось добиться прочного сцепления фольги и покрытия, а также высокой устойчивости к деформациям. Это позволяет сделать элемент питания гибким, свернуть его в рулон и даже сложить «гармошкой». Период полураспада 63Ni около 100 лет. Изобретение можно использовать для питания микроэлектронной аппаратуры.
И снова нанотрубки
Название: электрод суперконденсатора (2670281).
Авторы: Александр Сауров, Сергей Козлов, Алексей Живихин, Александр Павлов, Сергей Булярский, Вячеслав Светухин, Владимир Рисованый.
Патентообладатель: ФГБУН ИНМЭ РАН.
Сфера применения: радиоизотопные источники питания.
Краткое описание: Электрод выполнен в виде подложки, на которую наносятся вертикально ориентированные углеродные нанотрубки, покрытые полианилином, содержащим атомы изотопа углерода 14С. Энергия бета-распада обеспечивает непрерывную зарядку, что позволяет объединить функции генерации, накопления и хранения энергии. Углеродные трубки располагаются упорядоченно — это увеличивает механическую прочность и теплопроводность, позволяет добиться высокой электрической проводимости между покрытием и фольгой.
Авторы: Александр Сауров, Сергей Козлов, Алексей Живихин, Александр Павлов, Сергей Булярский, Вячеслав Светухин, Владимир Рисованый.
Патентообладатель: ФГБУН ИНМЭ РАН.
Сфера применения: радиоизотопные источники питания.
Краткое описание: Электрод выполнен в виде подложки, на которую наносятся вертикально ориентированные углеродные нанотрубки, покрытые полианилином, содержащим атомы изотопа углерода 14С. Энергия бета-распада обеспечивает непрерывную зарядку, что позволяет объединить функции генерации, накопления и хранения энергии. Углеродные трубки располагаются упорядоченно — это увеличивает механическую прочность и теплопроводность, позволяет добиться высокой электрической проводимости между покрытием и фольгой.
Безопасная архитектура
Название: способ обеспечения водородной взрывобезопасности атомной электростанции (2670430).
Авторы: Анатолий Иванов, Вадим Симоненко, Иван Лавренюк, Евгений Безгодов, Сергей Пасюков, Сергей Ульянов, Александр Павленко, Николай Аникин, Александр Тяктев, Виктор Федюшкин, Илья Попов.
Патентообладатель: АО «Концерн Росэнергоатом».
Сфера применения: противоаварийная защита АЭС.
Краткое описание: Авторы предложили способ предотвращения пожаров (и минимизации их последствий), вызванных накоплением взрывчатых газов. Архитектура пространства внутри защитной оболочки атомной станции способствует самозатуханию слабых волн горения, предусмотрена возможность отвода избыточного тепла. Организованы система вентиляции помещений и рекомбинация водорода путем его каталитического окисления.
Авторы: Анатолий Иванов, Вадим Симоненко, Иван Лавренюк, Евгений Безгодов, Сергей Пасюков, Сергей Ульянов, Александр Павленко, Николай Аникин, Александр Тяктев, Виктор Федюшкин, Илья Попов.
Патентообладатель: АО «Концерн Росэнергоатом».
Сфера применения: противоаварийная защита АЭС.
Краткое описание: Авторы предложили способ предотвращения пожаров (и минимизации их последствий), вызванных накоплением взрывчатых газов. Архитектура пространства внутри защитной оболочки атомной станции способствует самозатуханию слабых волн горения, предусмотрена возможность отвода избыточного тепла. Организованы система вентиляции помещений и рекомбинация водорода путем его каталитического окисления.
Эволюция тюбика
Название: устройство для ремонта повреждения дна заполненного водой контейнера (2669699).
Авторы: Георг Кремер, Конрад Майер-Хинек (Германия).
Патентообладатель: AREVA GmbH (Германия).
Сфера применения: обращение с радиоактивными отходами.
Краткое описание: В емкостях для хранения жидких радиоактивных отходов, в местах соединения дна и стенок, могут со временем возникать повреждения. Изобретение позволяет проводить ремонтные работы в емкости без сливания загрязненной воды. Повреждения закрываются адгезивом. Конструкция крепится на контейнере, рабочая часть расположена на выдвижной штанге и может перемещаться. В одном из вариантов предусмотрена возможность снижения нагрузки на стенки контейнера. Система управляется удаленно, присутствие человека внутри контейнера не требуется.
Авторы: Георг Кремер, Конрад Майер-Хинек (Германия).
Патентообладатель: AREVA GmbH (Германия).
Сфера применения: обращение с радиоактивными отходами.
Краткое описание: В емкостях для хранения жидких радиоактивных отходов, в местах соединения дна и стенок, могут со временем возникать повреждения. Изобретение позволяет проводить ремонтные работы в емкости без сливания загрязненной воды. Повреждения закрываются адгезивом. Конструкция крепится на контейнере, рабочая часть расположена на выдвижной штанге и может перемещаться. В одном из вариантов предусмотрена возможность снижения нагрузки на стенки контейнера. Система управляется удаленно, присутствие человека внутри контейнера не требуется.
Проектные утечки
Название: пассивная система охлаждения с естественной циркуляцией (2670425).
Авторы: Кихван Ким, Таесоон Квон, Сунгвон Бае (Республика Корея).
Патентообладатель: Korea Atomic Energy Research Institute (Республика Корея).
Сфера применения: пассивные системы безопасности.
Краткое описание: Предложенная система способна работать в течение длительного времени даже в случае обесточивания энергоблока. От известных аналогов ее отличает устройство для рециркуляции конденсата, включающее множество сепараторов и расположенное внутри бака или трубы для пассивной конденсации. В случае утечки радиоактивных материалов пополнение запасов охлаждающей воды может стать невозможным. Описываемая конструкция позволяет избежать потери теплоносителя даже в случае серьезной аварии.
Авторы: Кихван Ким, Таесоон Квон, Сунгвон Бае (Республика Корея).
Патентообладатель: Korea Atomic Energy Research Institute (Республика Корея).
Сфера применения: пассивные системы безопасности.
Краткое описание: Предложенная система способна работать в течение длительного времени даже в случае обесточивания энергоблока. От известных аналогов ее отличает устройство для рециркуляции конденсата, включающее множество сепараторов и расположенное внутри бака или трубы для пассивной конденсации. В случае утечки радиоактивных материалов пополнение запасов охлаждающей воды может стать невозможным. Описываемая конструкция позволяет избежать потери теплоносителя даже в случае серьезной аварии.
Материал подготовил Юрий Сидоров
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #1_2019