Надежность и простота
ПАТЕНТЫ / #2–3_2019
Как сделать работу АЭС безопасной и надежной, устойчивой к воздействию стихий и человеческого фактора? Простота конструкции и высокая наукоемкость каждой детали — вот универсальный ответ на главный вопрос атомной отрасли.
Сделай сам
Название: пресс для формирования гранул в ограниченных и неблагоприятных условиях и способ сборки пресса (2 677 632).
Авторы: Жан-Филипп Байль, Патрик Мойер, Кристоф Бреннеи, Патрик Госсе, Патрик Баптист, Дидье Лаже (Франция).
Патентообладатель: CEA, Champalle (Франция).
Сфера применения: изготовление деталей прессованием.
Краткое описание: Прессование деталей из порошка может представлять опасность для человека. В таких случаях работы проводят внутри защитной камеры. Предложенная конструкция допускает возможность помодульной установки через узкие гермолюки. Сборка может выполняться как вручную, так и с помощью дистанционных манипуляторов. Авторы постарались сделать так, чтобы этот процесс не требовал ни больших усилий, ни высокой точности установки деталей.
Авторы: Жан-Филипп Байль, Патрик Мойер, Кристоф Бреннеи, Патрик Госсе, Патрик Баптист, Дидье Лаже (Франция).
Патентообладатель: CEA, Champalle (Франция).
Сфера применения: изготовление деталей прессованием.
Краткое описание: Прессование деталей из порошка может представлять опасность для человека. В таких случаях работы проводят внутри защитной камеры. Предложенная конструкция допускает возможность помодульной установки через узкие гермолюки. Сборка может выполняться как вручную, так и с помощью дистанционных манипуляторов. Авторы постарались сделать так, чтобы этот процесс не требовал ни больших усилий, ни высокой точности установки деталей.
Держать дистанцию
Название: сборка для ядерного реактора на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением, имеющая корпус с дистанцирующими прокладками повышенной жесткости (2 678 573).
Авторы: Тьерри Бек, Виктор Блан (Франция).
Патентообладатель: CEA (Франция).
Сфера применения: реакторы на быстрых нейтронах.
Краткое описание: Изобретение может найти применение в рамках французского демонстрационного технологического проекта реактора поколения IV (ASTRID). Конструкция рассчитана на краткосрочную эксплуатацию, но ее можно применять в других реакторах. Корпус сборки содержит выпуклые полые прокладки для дистанцирования от соседней сборки. Армирующие втулки выполнены в виде полых труб с возможностью прохождения через них теплоносителя. Авторы стремились предотвратить быстрое неконтролируемое увеличение мощности, вызываемое сближением соседних сборок. Их надежное дистанцирование — непростая техническая задача. Изобретатели постарались исправить недостатки, присущие известным способам ее решения.
Авторы: Тьерри Бек, Виктор Блан (Франция).
Патентообладатель: CEA (Франция).
Сфера применения: реакторы на быстрых нейтронах.
Краткое описание: Изобретение может найти применение в рамках французского демонстрационного технологического проекта реактора поколения IV (ASTRID). Конструкция рассчитана на краткосрочную эксплуатацию, но ее можно применять в других реакторах. Корпус сборки содержит выпуклые полые прокладки для дистанцирования от соседней сборки. Армирующие втулки выполнены в виде полых труб с возможностью прохождения через них теплоносителя. Авторы стремились предотвратить быстрое неконтролируемое увеличение мощности, вызываемое сближением соседних сборок. Их надежное дистанцирование — непростая техническая задача. Изобретатели постарались исправить недостатки, присущие известным способам ее решения.
Холодный термояд
Название: термоядерный реактор, тепловое оборудование, двигатель внешнего сгорания, генератор электроэнергии, транспортное средство (WO2019021959).
Автор: Кацуо Ояма (Япония).
Патентообладатель: Ooyama Power (Япония).
Сфера применения: термоядерные энергетические установки.
Краткое описание: В термоядерном реакторе значительная часть энергии тратится на удержание плазмы в магнитной ловушке. Добиться положительного баланса очень трудно. Автор изобретения предположил, что можно реализовать реакцию синтеза, удерживая атомы дейтерия внутри кристаллической решетки, облучаемой ионным пучком. Благодаря эффекту каналирования ионы проникают в материал глубже. Ожидается, что в результате произойдет цепная термоядерная реакция внутри металла без образования больших потоков нейтронов и гамма-квантов.
Автор: Кацуо Ояма (Япония).
Патентообладатель: Ooyama Power (Япония).
Сфера применения: термоядерные энергетические установки.
Краткое описание: В термоядерном реакторе значительная часть энергии тратится на удержание плазмы в магнитной ловушке. Добиться положительного баланса очень трудно. Автор изобретения предположил, что можно реализовать реакцию синтеза, удерживая атомы дейтерия внутри кристаллической решетки, облучаемой ионным пучком. Благодаря эффекту каналирования ионы проникают в материал глубже. Ожидается, что в результате произойдет цепная термоядерная реакция внутри металла без образования больших потоков нейтронов и гамма-квантов.
Гамма-глазурь
Название: заполнение микромеханических структур материалом, поглощающим рентгеновское излучение (WO2019004895).
Авторы: Анна Сахлхолм, Олаф Свенониус, Даниэль Нильссон, Дэвид Рихтнесберг (Швеция).
Патентообладатель: SCINT-X (Швеция).
Сфера применения: рентгенография.
Краткое описание: В рентгенографии, например в фазово-контрастных рентгеновских системах, используется нанесение слоев, чувствительных к излучению или поглощающих его. Авторы предложили усовершенствованный метод создания таких покрытий. Сначала наносится увлажняющий слой, который помогает расплавленному поглотителю распространиться по всей поверхности и покрыть все шероховатости. Затем заготовку помещают в специальную камеру и нагнетают давление, чтобы запрессовать материал в микроструктурные неровности.
Авторы: Анна Сахлхолм, Олаф Свенониус, Даниэль Нильссон, Дэвид Рихтнесберг (Швеция).
Патентообладатель: SCINT-X (Швеция).
Сфера применения: рентгенография.
Краткое описание: В рентгенографии, например в фазово-контрастных рентгеновских системах, используется нанесение слоев, чувствительных к излучению или поглощающих его. Авторы предложили усовершенствованный метод создания таких покрытий. Сначала наносится увлажняющий слой, который помогает расплавленному поглотителю распространиться по всей поверхности и покрыть все шероховатости. Затем заготовку помещают в специальную камеру и нагнетают давление, чтобы запрессовать материал в микроструктурные неровности.
Различить и отделить
Название: метод разделения урана и/или тория (WO2019030564).
Авторы: Доантьен Родригес, Софи Може-Дарко, Катерина Фаур, Николя Дашу, Стефан Пеле-Ростан, Денис Буйе (Франция).
Патентообладатели: Université De Montpellier, Centre National de la Recherche Scientifique, Ecole Nationale Superieure de Chimie (Франция).
Сфера применения: производство топлива для АЭС.
Краткое описание: Авторы стремились повысить эффективность и экологическую безопасность производства топлива. Для извлечения редкоземельных лантаноидов ранее было предложено использовать функционализированные термочувствительные сополимеры. Такой подход позволял выделить из сырья редкоземельные элементы вместе с ураном и торием. Дальнейшее извлечение последних оставалось сложной задачей. Защищенный патентом полимер избирательно связывает уран и торий и переводит их в удобную для извлечения форму. Изобретатели полагают, что предлагаемый ими способ пока не имеет аналогов по экономической эффективности.
Авторы: Доантьен Родригес, Софи Може-Дарко, Катерина Фаур, Николя Дашу, Стефан Пеле-Ростан, Денис Буйе (Франция).
Патентообладатели: Université De Montpellier, Centre National de la Recherche Scientifique, Ecole Nationale Superieure de Chimie (Франция).
Сфера применения: производство топлива для АЭС.
Краткое описание: Авторы стремились повысить эффективность и экологическую безопасность производства топлива. Для извлечения редкоземельных лантаноидов ранее было предложено использовать функционализированные термочувствительные сополимеры. Такой подход позволял выделить из сырья редкоземельные элементы вместе с ураном и торием. Дальнейшее извлечение последних оставалось сложной задачей. Защищенный патентом полимер избирательно связывает уран и торий и переводит их в удобную для извлечения форму. Изобретатели полагают, что предлагаемый ими способ пока не имеет аналогов по экономической эффективности.
Не вместо, а кроме
Название: система получения радионуклидов (RU2679404).
Авторы: Томас Рихтер, Лотар Вистуба, Оливер Арндт, Лейла Джафар, Уве Штолль (Германия).
Патентообладатель: Framatome GmbH (Германия).
Сфера применения: производство радиоактивных изотопов.
Краткое описание: Обычно радиоизотопы производят в исследовательских реакторах или циклотронах. В то же время ведется активный поиск альтернативных, более выгодных с коммерческой точки зрения методов их наработки. Авторы предложили использовать уже имеющиеся в энергетических реакторах каналы для доставки мишеней в активную зону. Работающий в реальном времени контрольно-измерительный блок вычисляет оптимальное время облучения. Более точное управление процессом позволяет повысить эффективность производства. Обычная шаровая измерительная система для выявления нейтронного потока в активной зоне и система получения радионуклидов могут быть использованы по отдельности.
Авторы: Томас Рихтер, Лотар Вистуба, Оливер Арндт, Лейла Джафар, Уве Штолль (Германия).
Патентообладатель: Framatome GmbH (Германия).
Сфера применения: производство радиоактивных изотопов.
Краткое описание: Обычно радиоизотопы производят в исследовательских реакторах или циклотронах. В то же время ведется активный поиск альтернативных, более выгодных с коммерческой точки зрения методов их наработки. Авторы предложили использовать уже имеющиеся в энергетических реакторах каналы для доставки мишеней в активную зону. Работающий в реальном времени контрольно-измерительный блок вычисляет оптимальное время облучения. Более точное управление процессом позволяет повысить эффективность производства. Обычная шаровая измерительная система для выявления нейтронного потока в активной зоне и система получения радионуклидов могут быть использованы по отдельности.
Индивидуальный подход
Название: устройство и метод измерения расхода в активной зоне кипящего реактора (WO2019025315).
Авторы: Эгон Кенигштайн, Вольфганг Шух (Германия).
Патентообладатель: Framatome GmbH (Германия).
Сфера применения: измерительные системы ядерных реакторов.
Краткое описание: Перед входом в активную зону теплоноситель ускоряется насосом, проходит повороты, несколько сужений и расширений, причем их геометрия может быть разной для разных каналов. В результате гидравлическое сопротивление каналов может сильно различаться. Предложенное устройство вводится вместо топливного стержня во время планового останова реактора. Измеряемые им параметры потока могут учитываться в нейтронно-физических расчетах, которые позволяют, например, более точно управлять переходными режимами. В результате повышается экономическая эффективность работы реактора.
Авторы: Эгон Кенигштайн, Вольфганг Шух (Германия).
Патентообладатель: Framatome GmbH (Германия).
Сфера применения: измерительные системы ядерных реакторов.
Краткое описание: Перед входом в активную зону теплоноситель ускоряется насосом, проходит повороты, несколько сужений и расширений, причем их геометрия может быть разной для разных каналов. В результате гидравлическое сопротивление каналов может сильно различаться. Предложенное устройство вводится вместо топливного стержня во время планового останова реактора. Измеряемые им параметры потока могут учитываться в нейтронно-физических расчетах, которые позволяют, например, более точно управлять переходными режимами. В результате повышается экономическая эффективность работы реактора.
Вторая кожа
Название: защитная перчатка для экранировки ионизирующего излучения (WO2019057782).
Автор и патентообладатель: Омар Омар-Паша (Германия).
Сфера применения: защита от ионизирующего излучения.
Краткое описание: При выполнении некоторых операций кисти рук медицинского персонала подвергаются воздействию радиации. Обычные медицинские перчатки удобны, но не дают защиты. Известные аналоги изобретения либо слишком грубы, либо недостаточно удобны в работе. В некоторых случаях врачи отказывались их использовать, пренебрегая собственной безопасностью. Изобретатель предложил уменьшить толщину перчаток с внутренней стороны ладони. Содержащий соединения свинца защитный слой располагается с внешней стороны и может полностью или частично отсутствовать с внутренней стороны ладони и на подушечках пальцев. Похожую разработку защитили патентом WO2019047292 сотрудники Института материалов Китайской академии инженерной физики.
Автор и патентообладатель: Омар Омар-Паша (Германия).
Сфера применения: защита от ионизирующего излучения.
Краткое описание: При выполнении некоторых операций кисти рук медицинского персонала подвергаются воздействию радиации. Обычные медицинские перчатки удобны, но не дают защиты. Известные аналоги изобретения либо слишком грубы, либо недостаточно удобны в работе. В некоторых случаях врачи отказывались их использовать, пренебрегая собственной безопасностью. Изобретатель предложил уменьшить толщину перчаток с внутренней стороны ладони. Содержащий соединения свинца защитный слой располагается с внешней стороны и может полностью или частично отсутствовать с внутренней стороны ладони и на подушечках пальцев. Похожую разработку защитили патентом WO2019047292 сотрудники Института материалов Китайской академии инженерной физики.
Наркоз или фиксация?
Название: самоэкранированная радиохирургическая система со встроенным управлением (WO2019050551).
Авторы: Юнес Ачкире, Рэймонд Вилбур, Джон Адлер, Манукер Биранг, Радхика Боддулури, Хуэй Чжан, Том Макдермот, Крис Ли, Костуб Конаваль, Чезаре Дженкинс (США).
Патентообладатель: ZAP Surgical Systems (США).
Сфера применения: радиационная медицина.
Краткое описание: Стереотаксическая радиохирургия — метод лечения, состоящий в том, что несколько узких пучков излучения направляются на очаг патологии. При этом окружающие ткани получают существенно меньшую дозу. Система требует очень точного позиционирования. Изобретатели предложили конструкцию, в которой линейный ускоритель имеет две степени свободы, а стол для пациента — три. Подвижная конфигурация радиационной защиты позволяет задавать оптимальные направления диагностического и терапевтического облучения. Возможно автоматическое внесение корректив для удержания фокусировки лучей в нужном месте.
Авторы: Юнес Ачкире, Рэймонд Вилбур, Джон Адлер, Манукер Биранг, Радхика Боддулури, Хуэй Чжан, Том Макдермот, Крис Ли, Костуб Конаваль, Чезаре Дженкинс (США).
Патентообладатель: ZAP Surgical Systems (США).
Сфера применения: радиационная медицина.
Краткое описание: Стереотаксическая радиохирургия — метод лечения, состоящий в том, что несколько узких пучков излучения направляются на очаг патологии. При этом окружающие ткани получают существенно меньшую дозу. Система требует очень точного позиционирования. Изобретатели предложили конструкцию, в которой линейный ускоритель имеет две степени свободы, а стол для пациента — три. Подвижная конфигурация радиационной защиты позволяет задавать оптимальные направления диагностического и терапевтического облучения. Возможно автоматическое внесение корректив для удержания фокусировки лучей в нужном месте.
Атомный айсберг
Название: плавучий ядерный энергетический реактор с самоохлаждающейся конструкцией защитной оболочки реактора и системой аварийного теплообмена (RU2682901).
Автор и патентообладатель: Палваннанатан Ганесан (США).
Сфера применения: ядерные реакторы.
Краткое описание: Отличительные особенности изобретения — система аварийного теплообмена и самоохлаждающаяся конструкция защитной оболочки реактора. Она и бак реактора могут быть затоплены после того, как температура или давление в конструкции защитной оболочки достигнут критического уровня. В наземных атомных станциях запас охлаждающей жидкости ограничен, и подача теплоносителя может прекратиться. В описываемом варианте исполнения его запасы практически неистощимы. Автор стремился повысить безопасность в случае разрушения трубопроводов, водопровода между реактором, турбиной и конденсатором, а также электрических систем управления, в том числе при нападении террористов.
Автор и патентообладатель: Палваннанатан Ганесан (США).
Сфера применения: ядерные реакторы.
Краткое описание: Отличительные особенности изобретения — система аварийного теплообмена и самоохлаждающаяся конструкция защитной оболочки реактора. Она и бак реактора могут быть затоплены после того, как температура или давление в конструкции защитной оболочки достигнут критического уровня. В наземных атомных станциях запас охлаждающей жидкости ограничен, и подача теплоносителя может прекратиться. В описываемом варианте исполнения его запасы практически неистощимы. Автор стремился повысить безопасность в случае разрушения трубопроводов, водопровода между реактором, турбиной и конденсатором, а также электрических систем управления, в том числе при нападении террористов.
Мойка для твэлов
Название: способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, и способ промывки топливной кассеты ядерного реактора с использованием указанного способа обработки (RU2682639).
Авторы: Мари Лакруа, Элен Лорсе, Кристоф Перре, Жан-Пьер Семонен (Франция).
Патентообладатель: The French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (Франция).
Сфера применения: эксплуатация АЭС.
Краткое описание: Очистка топливных сборок быстрого реактора с натриевым охлаждением требует соблюдения особых мер безопасности. Обычно используют медленное погружение сборок в воду или их орошение. Необходимо избегать как повышения давления в результате реакции остатков натрия с водой, так и возникновения избыточных механических напряжений. Авторы предложили использовать водный раствор соли, содержащий карбоксилат или аминокарбоксилат. После погружения поддерживается циркуляция раствора для извлечения образующегося водорода. Таким образом удалось повысить эффективность и сократить время промывки элементов от остаточного натрия.
Авторы: Мари Лакруа, Элен Лорсе, Кристоф Перре, Жан-Пьер Семонен (Франция).
Патентообладатель: The French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (Франция).
Сфера применения: эксплуатация АЭС.
Краткое описание: Очистка топливных сборок быстрого реактора с натриевым охлаждением требует соблюдения особых мер безопасности. Обычно используют медленное погружение сборок в воду или их орошение. Необходимо избегать как повышения давления в результате реакции остатков натрия с водой, так и возникновения избыточных механических напряжений. Авторы предложили использовать водный раствор соли, содержащий карбоксилат или аминокарбоксилат. После погружения поддерживается циркуляция раствора для извлечения образующегося водорода. Таким образом удалось повысить эффективность и сократить время промывки элементов от остаточного натрия.
Мокрый фитиль
Название: напорный капиллярный насос (WO2019004873).
Автор и патентообладатель: Владимир Сахаров (Россия).
Сфера применения: теплопередающие устройства.
Краткое описание: В предлагаемом устройстве теплоноситель под действием капиллярных сил циркулирует по замкнутому испарительно-конденсационному циклу. Конденсат из охлаждаемой зоны в нагреваемую переносит капиллярно-пористая насадка, пропитанная теплоносителем. В известных прототипах кипящая жидкость может блокировать капилляры. Для устранения этой проблемы и увеличения напора устанавливается лиофобная мембрана. Конструкция может включать магнитогидродинамический генератор для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Автор стремился повысить эффективность преобразования энергии, обеспечить ее избыток.
Автор и патентообладатель: Владимир Сахаров (Россия).
Сфера применения: теплопередающие устройства.
Краткое описание: В предлагаемом устройстве теплоноситель под действием капиллярных сил циркулирует по замкнутому испарительно-конденсационному циклу. Конденсат из охлаждаемой зоны в нагреваемую переносит капиллярно-пористая насадка, пропитанная теплоносителем. В известных прототипах кипящая жидкость может блокировать капилляры. Для устранения этой проблемы и увеличения напора устанавливается лиофобная мембрана. Конструкция может включать магнитогидродинамический генератор для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Автор стремился повысить эффективность преобразования энергии, обеспечить ее избыток.
Урановая нержавейка
Название: композитное топливо с улучшенным сопротивлением окислению (WO2019050701).
Авторы: Эдвард Лахода, Хемант Шах, Пэн Сюй, Лу Цай (США).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Большинство мощностей сертифицированы для производства урана с обогащением до 5% по 235U. Для повышения экономической эффективности использования топлива ведется активный поиск составов с повышенными относительно UO2 плотностью и теплопроводностью. Силицид урана мог бы стать одним из таких вариантов. Согласно описанию изобретения, частицы U3Si2 покрываются UO2, составляющим менее 30% массы состава. Для этого силицид помещают в атмосферу с 15% содержанием кислорода при температуре, достаточной для образования оксида, или просто смешивают с ним. Это повышает устойчивость топливных таблеток к воздействию паров воды.
Авторы: Эдвард Лахода, Хемант Шах, Пэн Сюй, Лу Цай (США).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Сфера применения: топливо для ядерных реакторов.
Краткое описание: Большинство мощностей сертифицированы для производства урана с обогащением до 5% по 235U. Для повышения экономической эффективности использования топлива ведется активный поиск составов с повышенными относительно UO2 плотностью и теплопроводностью. Силицид урана мог бы стать одним из таких вариантов. Согласно описанию изобретения, частицы U3Si2 покрываются UO2, составляющим менее 30% массы состава. Для этого силицид помещают в атмосферу с 15% содержанием кислорода при температуре, достаточной для образования оксида, или просто смешивают с ним. Это повышает устойчивость топливных таблеток к воздействию паров воды.
Огнеупорный контроль
Название: высокотемпературные стержни регулирования для легководных реакторов (WO2019045970).
Авторы: Эдвард Лахода, Фрэнк Бойлан, Хо Лэм, Митчелл Ниссли, Раймонд Шнайдер, Роберт ЭЛРИХ, Самит Рэй, Раду Помирлеану, Зесес Кароутас, Майкл Хон (США).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Сфера применения: органы управления ядерных реакторов.
Краткое описание: Изобретатели отмечают, что использующиеся в настоящее время сплавы из серебра, индия и кадмия плавятся при температурах выше 1168 °C. При запроектных авариях их температура может повыситься до 1700 °C, они потеряют прочность и могут повредить твэлы. Авторы предложили пересмотреть состав поглотителя, оболочки и противоокислительного слоя. В качестве предпочтительных материалов упоминаются иридий, рений, гафний, цирконий, вольфрам, молибден. Ожидается, что новые стержни регулирования будут оставаться стабильными по крайней мере до 1668 °C.
Авторы: Эдвард Лахода, Фрэнк Бойлан, Хо Лэм, Митчелл Ниссли, Раймонд Шнайдер, Роберт ЭЛРИХ, Самит Рэй, Раду Помирлеану, Зесес Кароутас, Майкл Хон (США).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Сфера применения: органы управления ядерных реакторов.
Краткое описание: Изобретатели отмечают, что использующиеся в настоящее время сплавы из серебра, индия и кадмия плавятся при температурах выше 1168 °C. При запроектных авариях их температура может повыситься до 1700 °C, они потеряют прочность и могут повредить твэлы. Авторы предложили пересмотреть состав поглотителя, оболочки и противоокислительного слоя. В качестве предпочтительных материалов упоминаются иридий, рений, гафний, цирконий, вольфрам, молибден. Ожидается, что новые стержни регулирования будут оставаться стабильными по крайней мере до 1668 °C.
Материал подготовил Юрий Сидоров
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #2–3_2019