Не вместо, а кроме!

ПАТЕНТЫ / #6_2019

Когда-то каждый ядерный реактор был штучным изделием — нельзя было точно назвать ни сроки его строительства, ни стоимость. Главный вопрос, который все задавали: «А он точно будет работать?» Все изменилось: для будущих АЭС создаются цифровые двойники, уровень безопасности ядерной энергетики вырос в разы. Разработчики и инвесторы стали смелее: они ищут новые способы увеличить экономическую эффективность производства, ускорить и стандартизировать его, научить реакторы нарабатывать изотопы. Снижение затрат и диверсификация — новые двигатели прогресса.

Перчаточные окна
Название: перчаточное окно и способ замены составных частей (WO2019079099).

Авторы: Джозеф Копли, Исаак Гесен (США).

Патентообладатель: Delaware Capital Formation (США).

Сфера применения: защита персонала от агрессивных сред.

Краткое описание: Для выполнения некоторых операций требуется изолировать рабочее место от окружающей среды — либо для того, чтобы избежать загрязнения, либо для того, чтобы поддерживать абсолютную чистоту. В таких случаях производство размещается внутри гермолинии. Для работы в ней персонал использует перчаточные окна. Замена перчатки требует остановки всей линии и приводит к простою ­высококвалифицированных работников.

Авторы изобретения стремились сделать этот процесс более быстрым, чистым, безопасным и дешевым. Он также должен быть достаточно прост и доступен для выполнения одним человеком.
Атомолет
Название: ядерный турбореактивный двигатель (RU2686815).

Автор и патентообладатель: Андрей Бельский (Россия).

Сфера применения: ядерные двигатели.

Краткое описание: За основу взят классический реактивный двигатель. Существенным отличием от прецедента стало использование реактора для нагрева рабочего тела. Автор ссылается на известные аналоги и пытается исправить имеющиеся в них недостатки. Он предлагает способ поднятия температуры рабочего тела перед турбиной до показателей, близких современным двигателям на жидком топливе.

В качестве предпочтительного варианта теплоносителя называется натрий-калиевый сплав с температурой плавления 19 °C. Предусмотрена возможность работы в режиме форсажа на жидком топливе. Двигатель может быть установлен на беспилотные летательные аппараты, которым необходимо долго находиться в воздухе. По мнению изобретателя, конструкция обладает повышенными безопасностью и удельной тягой по сравнению с обычными турбореактивными двигателями.
Реакторы на конвейере
Название: ядерный микрореактор пластинного типа (WO2019067819).

Авторы: Ясир Арафат, Джури Ван Вик (США).

Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).

Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.

Краткое описание: Авторы сконцентрировались на повышении технологичности изготовления реактора: его составные части могут быть произведены на заводе в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Это стало возможным благодаря простому «пластинному» дизайну, диффузионной сварке и компьютерным технологиям изготовления. Финальная сборка блока проходит с ограниченным числом ручных операций или даже совсем без них. Затем реактор доставляется на место установки.

Ожидается, что внедрение разработки сократит время изготовления реактора до нескольких дней. Атомная станция может быть в сжатые сроки собрана из модулей до 30 МВт электрической мощности. Изобретение должно снизить риски увеличения сроков строительства и стоимости, которые сейчас считаются слишком высокими.
Топливо с изюминками
Название: керамическое ядерное топливо, диспергированное в матрице из металлического сплава (RU2684645).

Автор: Леон Уолтерс (США).

Патентообладатель: Advanced Reactor Concepts (США).

Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.

Краткое описание: Изобретение позволяет решить проблему отработавшего ядерного топлива и выделить 239Рu. Сырьевые материалы расплавляют в индукционной печи, после чего добавляют керамические частицы, включающие композицию, содержащую приблизительно 90% оксида урана, 6% продуктов деления и 1,5% трансурановых элементов.

В одном из вариантов реализации они могут быть получены путем дробления отработавшего топлива легководных реакторов, а также содержать оксиды тория или америция. Технология изготовления предотвращает слипание включений внутри металлической основы.
Золото XXI века
Название: высоконадежное долговременное хранилище биологического материала (WO2019077048).

Авторы: Морис Чапелье, Фабрис Кретьен, Фабрис Пикмаль, Пьер Рошето, Гийом Варо, Мишель Зампаоло (Франция).

Патентообладатель: Centre National De La Recherche Scientifique (Франция).

Сфера применения: защита от ионизирующего излучения.

Краткое описание: Авторов заинтересовала статистика клинических испытаний методов лечения с применением стволовых клеток, приведенная на сайте clinicaltrial.gov. Разработка новых многообещающих технологий потребует большого объема контейнеров для хранения тканей, органов, стволовых клеток, ДНК и РНК в течение 30−80 лет.

В описании изобретения раскрываются различные варианты защиты ценного биологического материала от космических лучей и случайных нейтронов. Отдельно отмечена необходимость использования так называемых низкорадиоактивных материалов, активность которых 10 Бк/кг или ниже.
Счетчик тепла
Название: аппарат и метод калориметрической проверки (WO2019083701).

Авторы: Джозеф Мюррей, Джули Моррис, Тушар Тэнк, Мелисса Хилл (США).

Патентообладатели: Джозеф Мюррей (США), IH IP Holdings (Великобритания).

Сфера применения: измерительные ­устройства.

Краткое описание: Для химических реакций типичный диапазон энерговыделения примерно равен энергии химических связей — это десятки-сотни килоджоулей на моль. В результате термоядерной реакции может выделиться несколько тысяч кДж/моль. Точность существующих калориметров недостаточна для измерения количества тепла, выделяющегося в результате реакций ядерного распада. Авторы предложили конструкцию аппарата, с помощью которого можно определять тип ядерных реакций, опираясь на результаты измерения энерговыделения.
Теперь с изотопами!
Название: метод и аппарат для размещения и сбора радиоизотопов при их массовом производстве (WO2019083634).

Авторы: Майкл Хейбел, Люк Черняк, Мелисса Хэги, Хорхе Карвахаль, Мэтью Макардл, Джеффри Тэйлор, Джеймс Янкел (США).

Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).

Сфера применения: промышленное производство изотопов.

Краткое описание: Существующие реакторы-наработчики вырабатывают свой ресурс и нуждаются в замене. В то же время коммерческие реакторы производят избыточное число нейтронов, значительная часть которых не принимает участия в ядерных реакциях и производстве тепла.

Авторы патента описывают устройство, которое может использовать каналы для измерения нейтронного потока, не мешая проведению измерений. Влияние на экономическую эффективность производства электроэнергии при этом минимально.

Снабженная собственным приводом, конструкция предоставляет возможность удаленного разъединения кабеля доставки в активную зону и мишени.
Здоровье металла
Название: бесконтактная система контроля вибрации труб малого диаметра АЭС, позволяющая корректировать вибрацию (WO2019103276).

Авторы: Чосун Янг, Хасён Ву, Чжэ Мин Ли, Сон Ги-О, Хонг Янг О, Сон Цзинь Кук, Ли Енгу (Южная Корея).

Патентообладатель: KLES Inc (Южная Корея).

Сфера применения: методы неразрушающего контроля.

Краткое описание: Сварные швы труб малого диаметра часто ломаются или протекают из-за усталостного разрушения. Это приводит к частым остановкам производства электроэнергии и несчастным случаям. Точность контактных методик может снижаться в результате накопления усталости металла. В некоторых случаях проведение измерений может быть затруднено из-за опасности облучения персонала.

Авторы предложили использовать лазерный доплеровский измеритель, что позволит избавиться от перечисленных недостатков. Изобретатели стремились исключить влияние вибрации датчика на получаемые результаты. Они установили контактный датчик. Сравнение показаний интерферометра и датчика его собственных вибраций позволяет сделать вывод о безопасности дальнейшей работы.
Чистота в каждой капле
Название: установка для очистки воды от пестицидов, фармацевтически активных соединений и патогенов на основе импульсной энергетической технологии (WO2019092747).

Авторы: Лиги Филипп, Сарати Рамануджам, Радж Камаль Сингх (Индия).

Патентообладатель: Indian Institute of Technology Madras (Индия).

Сфера применения: промышленная очистка воды.

Краткое описание: Изобретателей обеспокоила растущая потребность человечества в чистой воде. Предложенная ими установка подвергает протекающую в ней воду воздействию электрических разрядов. Нежелательные примеси разрушаются под действием возникающей плазмы. Образующийся азот нейтрализуется кислородом. Остатки перекиси водорода устраняются катализатором из оксида марганца. В результате получается чистая вода, удовлетворяющая требованиям пищевых стандартов. Источником электроэнергии для установки мог бы стать ядерный реактор.
Ультразвуковой портрет
Название: электронное устройство, метод и компьютерная программа для моделирования ультразвукового отклика металлической детали (WO2019092285).

Авторы: Флориан Лённет, Мари-Франсуаза Кугне, Дидье Кассеро (Франция).

Патентообладатель: Framatome (Франция).

Сфера применения: методы неразрушающего контроля.

Краткое описание: Это изобретение может использоваться для поиска дефектов в твэлах, причем как в стенке, так и в топливном сердечнике. Известные методы ультразвуковой дефектоскопии дают недостаточно информации, в результате может быть забракована качественная деталь. Различные подходы к получению количественных оценок отклонений требуют слишком много времени для моделирования. Авторы разработали способ быстрого получения нужной информации: они сравнивают отклик детали с откликом исправного образца. Результаты позволяют сделать выводы о наличии и характере дефектов.
Генеральная уборка
Название: приспособление и способ для очистки внутренней зоны теплообменника (RU2692748).

Авторы: Йоханнес Штосс, Цафер Алац, Томаш Каэтану (Германия).

Патентообладатель: Framatome (Германия).

Сфера применения: обслуживание ядерных реакторов.

Краткое описание: Обычно очистка теплообменников и парогенераторов атомной электростанции производится химическим или механическим способом с применением водяных струй низкого давления. Изобретатели предложили использовать струи высокого давления. Предусмотрены возможности изменять направление струи, контролировать качество очистки с помощью камеры, откачивать образующуюся суспензию. Целенаправленная подача водяных струй высокого давления в промежуточные зоны и межтрубные проходы позволяет добиться особенно эффективной очистки теплообменника, так как именно в этих зонах наблюдается повышенное скопление отложений. Система управляется полностью дистанционно.
Антихрупкость
Название: устройство и метод для определения степени радиационного охрупчивания корпуса реактора под давлением (WO2019104510).

Авторы: Гоган Шу, Чэнлян Ли, Вэй Сюй, Цзюнь Чэнь, Юаньганг Дуань, Вэй Лю, Сяосюнь Дэн, Сяобин Ран, Фейхуа Лю (Китай).

Патентообладатели: China Nuclear Power Engineering Company, Сhina Guangdong Nuclear Power Holding Corporation (Китай).

Сфера применения: методы неразрушающего контроля.

Краткое описание: Конструкционные элементы реактора длительное время работают в условиях высоких температур и давления. Основной разрушающий фактор — воздействие высоких потоков нейтронов. Авторы изобретения предложили прибор, оценивающий степень радиационного охрупчивания в зависимости от электрического сопротивления металла. Первое измерение выполняется сразу после подачи давления в корпус реактора, после чего изменения анализируются в вычислительном блоке устройства.

Метод безопасен, экономически эффективен и позволяет отслеживать изменения в реальном времени.
Взрывной рост
Название: кольцевое металлическое топливо и методы его изготовления (WO2019126790).

Авторы: Чжун Хён Чой, Мика Хакетт, Павел Хейзлар, Райан Латта, Джеймс Фолльмер (США).

Патентообладатель: Terrapower (США).

Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.

Краткое описание: Внешняя и внутренняя поверхности полого цилиндра из урана, плутония или их сплава покрываются оболочками. Внутри получившегося топливного стержня течет теплоноситель. Авторы рассчитывают, что изобретение найдет применение в реакторах с бегущей волной и/или быстрых реакторах других типов. Оно также может быть использовано в реакторах с водой под давлением, чтобы повысить их эксплуатационные характеристики. Ожидаемый прирост мощности может достигнуть 50% по сравнению с мощностью, вырабатываемой реакторами на обычным топливе из оксида урана в таком же объеме активной зоны.
Кремниевый ревизор
Название: плавающий робот для инспекции отработавшего топлива и метод его использования (WO2019117497).

Авторы: Чон Вон Пак, Янг Су Чой (Южная Корея).

Патентообладатель: Korea Atomic Energy Research Institute (Южная Корея).

Сфера применения: обращение с отработавшим ядерным топливом.

Краткое описание: Описываемое устройство может передвигаться по поверхности бассейна выдержки, делать снимки, определять положение топлива по получаемым изображениям. Движение робота направляется навигационной системой.

Внедрение разработки поможет снизить дозовую нагрузку на персонал, повысить качество контроля топливных сборок и стенок хранилища. Его использование исключит риск случайного падения оборудования в бассейн.
Длинная рука
Название: инструмент для обращения с объектами в глубине и их извлечения (WO2019063854).

Авторы: Иисус Лакаль Байо, Хосе Мелара Сан Роман, Хосе Игнасио Роселле Гарсиа, Адольфо Фернандес Лопес, Ксавье Альберто Каррилло Де Хиес (Испания).

Патентообладатель: GDES Technology for Services (Испания).

Сфера применения: эксплуатация атомных станций.

Краткое описание: Время от времени возникают ситуации, когда какой-либо предмет падает в бассейн выдержки или попадает в иное место, где доступ к нему затруднен. В отдельных случаях он может оказаться вне зоны прямой видимости. В таких случаях известные инструменты с ручным механическим приводом могут оказаться недостаточно удобными или даже бесполезными. Описываемое устройство представляет собой опорный шест, который может состоять из нескольких частей; на его конце установлена моторизированная головка. Видеокамера и фонарь помогают работать с объектами в условиях скудного освещения и затрудненного обзора.
Эхолокация
Название: метод измерения деформации топлива, использующий ультразвук (WO2019069122).

Автор: Павел Неруд (Чешская Республика).

Патентообладатель: Centrum vyzkumu REZ (Чешская Республика).

Сфера применения: методы неразрушающего контроля.

Краткое описание: Технология контактного измерения считается недостаточно безопасной из-за риска застревания зонда между твэлами. Использование матрицы ультразвуковых датчиков может увеличить вероятность падения одного их них в пространство между топливными стержнями. Оптические методы требовательны к чистоте объектива и освещению. Изобретатель предложил другой вариант использования ультразвуковых излучателей: излучательная головка движется параллельно топливному стержню. Регистрация отраженных колебаний позволяет получить данные о расстоянии и найти место распухания. Местоположение дистанцирующих решеток определяется по количеству отраженной энергии. В одном из вариантов реализации излучатель может быть отделен от регистратора. Измерения можно проводить в процессе извлечения сборки, что существенно экономит время.

Материал подготовил Юрий Сидоров



ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #6_2019