Дорога прогресса
ПАТЕНТЫ / #7_2018
Со времени запуска первой в мире атомной электростанции сменилось уже несколько поколений АЭС. Одни стали более мощными, другие — более мобильными и независимыми. Не отставал и потребитель: начав с лампочек и телеграфа, «дошел» до смартфонов и электромобилей. Технология производства суперконденсаторов и начавшийся переход автотранспорта на электродвигатели могут заметно повысить потребление электроэнергии. Ведь для того, чтобы выработать электроэнергию, необходимую для зарядки 150 млн телефонов, энергоблоку мощностью 1200 МВт потребуется всего лишь пара секунд рабочего времени. Для зарядки 10 млн электромобилей нужно будет потратить уже сотни часов.
Ядерная подзарядка
Название: «Способ изготовления электрода суперконденсатора» (2 660 819).
Авторы: Александр Сауров, Сергей Козлов, Алексей Живихин и др.
Патентообладатель: ФГБУН «ИНМЭ РАН».
Сфера применения: радиоизотопные источники энергии, суперконденсаторы.
Краткое описание: Авторы стремились создать долговечный электрод, способный заряжать суперконденсатор от внутреннего источника бета-излучения в течение всего срока службы. Он должен обеспечивать длительное автономное использование без подвода электрической энергии извне. Для этого на поверхность электрода наносят углеродные нанотрубки и полианилин, содержащий радиоактивный изотоп ¹⁴С. Получающийся композитный материал обладает высокими электро- и теплопроводностью.
Авторы: Александр Сауров, Сергей Козлов, Алексей Живихин и др.
Патентообладатель: ФГБУН «ИНМЭ РАН».
Сфера применения: радиоизотопные источники энергии, суперконденсаторы.
Краткое описание: Авторы стремились создать долговечный электрод, способный заряжать суперконденсатор от внутреннего источника бета-излучения в течение всего срока службы. Он должен обеспечивать длительное автономное использование без подвода электрической энергии извне. Для этого на поверхность электрода наносят углеродные нанотрубки и полианилин, содержащий радиоактивный изотоп ¹⁴С. Получающийся композитный материал обладает высокими электро- и теплопроводностью.
Фитиль для реактора
Название: «Активная зона ядерного реактора» (2 660 942).
Патентообладатель: АО «ГНЦ РФ — ФЭИ».
Авторы: Николай Логинов, Алексей Кротов, Александр Михеев.
Сфера применения: ядерные реакторы с прямым преобразованием энергии.
Краткое описание: Для отвода тепла авторы предложили использовать тепловую трубу: за счет особой структуры на ее поверхности создаются капилляры, по которым перемещается испаряющийся теплоноситель. Недостаток близких аналогов — относительно низкая (1200 К) температура теплоносителя на выходе из активной зоны, что не позволяет эффективно использовать преобразователи энергии. Реализация изобретения позволит повысить температуру до 1500−1800 К. В качестве теплоносителя тепловой трубы будет использоваться жидкий металл с высокой температурой кипения.
Патентообладатель: АО «ГНЦ РФ — ФЭИ».
Авторы: Николай Логинов, Алексей Кротов, Александр Михеев.
Сфера применения: ядерные реакторы с прямым преобразованием энергии.
Краткое описание: Для отвода тепла авторы предложили использовать тепловую трубу: за счет особой структуры на ее поверхности создаются капилляры, по которым перемещается испаряющийся теплоноситель. Недостаток близких аналогов — относительно низкая (1200 К) температура теплоносителя на выходе из активной зоны, что не позволяет эффективно использовать преобразователи энергии. Реализация изобретения позволит повысить температуру до 1500−1800 К. В качестве теплоносителя тепловой трубы будет использоваться жидкий металл с высокой температурой кипения.
Атомный бильярд
Название: «Шаровой твэл» (182 709).
Авторы и патентообладатели: Андрей Виноградов, Андрей Шишов.
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: Авторы поставили перед собой задачу создать конструкцию шарового твэла с уменьшенным гидравлическим сопротивлением потоку жидкометаллического теплоносителя и увеличенным тепловым потоком с поверхности таблетки топлива. При этом предельно допустимая температура в ее сердцевине не должна быть превышена.
В предложенной конструкции поверх герметичной оболочки с ядерным топливом имеется шаровая, гидродинамически прозрачная оболочка с теплоотводящими стойками. Ядерное топливо, изготовленное в виде таблетки шаровой формы, имеет с противоположных сторон конусные углубления, переходящие в сквозное отверстие.
Авторы и патентообладатели: Андрей Виноградов, Андрей Шишов.
Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.
Краткое описание: Авторы поставили перед собой задачу создать конструкцию шарового твэла с уменьшенным гидравлическим сопротивлением потоку жидкометаллического теплоносителя и увеличенным тепловым потоком с поверхности таблетки топлива. При этом предельно допустимая температура в ее сердцевине не должна быть превышена.
В предложенной конструкции поверх герметичной оболочки с ядерным топливом имеется шаровая, гидродинамически прозрачная оболочка с теплоотводящими стойками. Ядерное топливо, изготовленное в виде таблетки шаровой формы, имеет с противоположных сторон конусные углубления, переходящие в сквозное отверстие.
Карамельное топливо
Название: «Твэл дисперсионного типа» (180 840).
Патентообладатель: АО «ВНИИНМ».
Авторы: Александр Титов, Алексей Савченко, Михаил Корниенко, Сергей Маранчак.
Сфера применения: тепловыделяющие элементы.
Краткое описание: Авторы изобретения стремились обеспечить работоспособность и надежность твэла при работе в режимах переменной мощности, а также добиться равномерного распределения пористости для компенсации радиационного распухания. Топливный сердечник твэла состоит из гранул, распределенных в пропиточном сплаве на основе циркония. В случае разгерметизации это снизит загрязнение теплоносителя. Предложенный дисперсионный топливный сердечник обеспечивает хорошую совместимость материалов оболочки и топлива и геометрическую стабильность.
Патентообладатель: АО «ВНИИНМ».
Авторы: Александр Титов, Алексей Савченко, Михаил Корниенко, Сергей Маранчак.
Сфера применения: тепловыделяющие элементы.
Краткое описание: Авторы изобретения стремились обеспечить работоспособность и надежность твэла при работе в режимах переменной мощности, а также добиться равномерного распределения пористости для компенсации радиационного распухания. Топливный сердечник твэла состоит из гранул, распределенных в пропиточном сплаве на основе циркония. В случае разгерметизации это снизит загрязнение теплоносителя. Предложенный дисперсионный топливный сердечник обеспечивает хорошую совместимость материалов оболочки и топлива и геометрическую стабильность.
Крепкий орешек
Название: «Таблетки из U₃Si₂ с покрытием, повышающим устойчивость к окислению водой и паром» (WO2018169646).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Авторы: Эвард Лахода, Пэн Сюй, Лу Цай.
Сфера применения: изготовление топливных таблеток.
Краткое описание: Плотность U₃Si₂ на 17% выше, чем у UO₂, и он рассматривается в качестве перспективной замены диоксиду урана. В то же время его устойчивость в водной среде при температурах выше 630 К значительно ниже. Предложенная оболочка должна повысить безопасность реактора при авариях с потерей теплоносителя. Покрытие может наноситься путем атомарного осаждения или термического напыления. Материал может не реагировать с водой или иметь такую же низкую растворимость, как и у диоксида урана. Сверху может располагаться слой выгорающего поглотителя, например, диборида циркония или боросиликатного стекла.
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Авторы: Эвард Лахода, Пэн Сюй, Лу Цай.
Сфера применения: изготовление топливных таблеток.
Краткое описание: Плотность U₃Si₂ на 17% выше, чем у UO₂, и он рассматривается в качестве перспективной замены диоксиду урана. В то же время его устойчивость в водной среде при температурах выше 630 К значительно ниже. Предложенная оболочка должна повысить безопасность реактора при авариях с потерей теплоносителя. Покрытие может наноситься путем атомарного осаждения или термического напыления. Материал может не реагировать с водой или иметь такую же низкую растворимость, как и у диоксида урана. Сверху может располагаться слой выгорающего поглотителя, например, диборида циркония или боросиликатного стекла.
Доспехи атомщика
Название: «Радиационно-защитный материал» (2 666 946).
Патентообладатель: Ten Medical Design Ab (Швеция).
Авторы: Петра Апелл, Фредрик Геллерстедт.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Предложенный волокнистый материал содержит композиционные нити, включающие вещество, непроницаемое для излучения. Оно встроено в органическую полимерную матрицу, его количество составляет 25−90% от общей массы нитей. Диаметры нитей находятся в диапазоне 0,5−1,5 мм. Радиационно-защитный материал пригоден для изготовления одежды. Он гибок, хорошо пропускает воздух и сопротивляется старению.
Патентообладатель: Ten Medical Design Ab (Швеция).
Авторы: Петра Апелл, Фредрик Геллерстедт.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Предложенный волокнистый материал содержит композиционные нити, включающие вещество, непроницаемое для излучения. Оно встроено в органическую полимерную матрицу, его количество составляет 25−90% от общей массы нитей. Диаметры нитей находятся в диапазоне 0,5−1,5 мм. Радиационно-защитный материал пригоден для изготовления одежды. Он гибок, хорошо пропускает воздух и сопротивляется старению.
Радиация не пройдет
Название: «Гибкий защитный слой для подвижных и деформирующихся элементов конструкций» (2 660 656).
Патентообладатель: Министерство обороны Российской Федерации.
Автор: Андрей Балашов.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Защитный экран содержит слой, поглощающий рентгеновское излучение. Он выполнен в виде полос фольги, закрепленных на гибкой подложке. Каждая последующая полоса расположена внахлест предыдущей по всей длине. В поперечном сечении они образуют двух- и более кратное перекрытие. Каждая полоса фольги имеет несколько поперечных разрезов, смещенных относительно аналогичных разрезов на предыдущей полосе. Изобретение позволяет создать гибкий защитный экран, снижающий мощность рентгеновского излучения до необходимого уровня.
Патентообладатель: Министерство обороны Российской Федерации.
Автор: Андрей Балашов.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Защитный экран содержит слой, поглощающий рентгеновское излучение. Он выполнен в виде полос фольги, закрепленных на гибкой подложке. Каждая последующая полоса расположена внахлест предыдущей по всей длине. В поперечном сечении они образуют двух- и более кратное перекрытие. Каждая полоса фольги имеет несколько поперечных разрезов, смещенных относительно аналогичных разрезов на предыдущей полосе. Изобретение позволяет создать гибкий защитный экран, снижающий мощность рентгеновского излучения до необходимого уровня.
Просто и надежно
Название: «Противорадиационное разборное укрытие» (2 664 581).
Патентообладатель: Академия ГПС МЧС России.
Авторы: Гаяз Харисов, Александр Заворотный.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Устройство собирается вокруг защищаемого пространства в форме разомкнутого круга или квадрата. Стены пустотелые, после установки их можно наполнить водой или иной жидкостью. В различных вариантах изобретения они могут быть гибкими (резиновыми) или жесткими. Изобретение облегчает транспортировку и сборку укрытия, ускоряет подготовку к работе.
Патентообладатель: Академия ГПС МЧС России.
Авторы: Гаяз Харисов, Александр Заворотный.
Сфера применения: защита от радиоактивного излучения.
Краткое описание: Устройство собирается вокруг защищаемого пространства в форме разомкнутого круга или квадрата. Стены пустотелые, после установки их можно наполнить водой или иной жидкостью. В различных вариантах изобретения они могут быть гибкими (резиновыми) или жесткими. Изобретение облегчает транспортировку и сборку укрытия, ускоряет подготовку к работе.
Рентгеновский светлячок
Название: «Устройство и способ получения источников гамма-излучения из обогащенного иридия» (2 663 222).
Патентообладатель: QSA Global (США).
Авторы: Марк Шилтон, Марк Воуз.
Сфера применения: источники гамма-излучения.
Краткое описание: В состав источника входят обогащенный ¹⁹¹Ir и ¹¹B. Возможно замещение бора алюминием, кремнием, ванадием, титаном, никелем, платиной, фосфором или их комбинацией. Возможны варианты, включающие сплавление или спекание. Удалось добиться уменьшения самоослабления излучения диска, предназначенного для радиологических источников, благодаря меньшему использованию ¹⁹¹Ir. Искажение спектрального состава излучения снизилось в сторону повышения жесткости.
Патентообладатель: QSA Global (США).
Авторы: Марк Шилтон, Марк Воуз.
Сфера применения: источники гамма-излучения.
Краткое описание: В состав источника входят обогащенный ¹⁹¹Ir и ¹¹B. Возможно замещение бора алюминием, кремнием, ванадием, титаном, никелем, платиной, фосфором или их комбинацией. Возможны варианты, включающие сплавление или спекание. Удалось добиться уменьшения самоослабления излучения диска, предназначенного для радиологических источников, благодаря меньшему использованию ¹⁹¹Ir. Искажение спектрального состава излучения снизилось в сторону повышения жесткости.
Химия донорства
Название: «Химическая оптимизация в ядерном реакторе на расплавленных солях» (2 666 787).
Патентообладатель и автор: Айан Ричард Скотт (Великобритания).
Сфера применения: жидкосолевые реакторы.
Краткое описание: Автор защитил патентом способ поддержания в окисленном состоянии расплавленной соли, содержащей галоиды актиноида. Расплавленная соль находится в непрерывном контакте с жертвенным металлом, который выбирают для поддержания предварительно заданного отношения тригалоида актиноида к тетрагалоиду актиноида без восстановления тригалоида до металлического состояния.
В изобретении также описывается трубчатый топливный канал, содержащий жертвенный металл.
Имя автора можно найти в списке заявителей и изобретателей ряда международных патентов в области ядерной энергетики, геофизики и косметологии.
Патентообладатель и автор: Айан Ричард Скотт (Великобритания).
Сфера применения: жидкосолевые реакторы.
Краткое описание: Автор защитил патентом способ поддержания в окисленном состоянии расплавленной соли, содержащей галоиды актиноида. Расплавленная соль находится в непрерывном контакте с жертвенным металлом, который выбирают для поддержания предварительно заданного отношения тригалоида актиноида к тетрагалоиду актиноида без восстановления тригалоида до металлического состояния.
В изобретении также описывается трубчатый топливный канал, содержащий жертвенный металл.
Имя автора можно найти в списке заявителей и изобретателей ряда международных патентов в области ядерной энергетики, геофизики и косметологии.
Азотный бассейн
Название: «Способ и система для аварийного и резервного охлаждения ядерного топлива и ядерных реакторов» (2 666 790).
Патентообладатель и автор: Кэтрин Лин-Хендель (США).
Сфера применения: системы безопасности ядерных реакторов.
Краткое описание: Изобретение обеспечивает эффективное, безопасное и быстрое охлаждение ядерного реактора в условиях отсутствия электрического питания или перегрева реактора и топлива. Для этого резервуар с жидким азотом соединяется с корпусом реактора термически активируемым клапаном. Жидкий азот, содержащийся в резервуаре, поступает в камеру при достижении или превышении температурой порогового значения. Входной порт в активную зону расположен выше топливных элементов.
Патентообладатель и автор: Кэтрин Лин-Хендель (США).
Сфера применения: системы безопасности ядерных реакторов.
Краткое описание: Изобретение обеспечивает эффективное, безопасное и быстрое охлаждение ядерного реактора в условиях отсутствия электрического питания или перегрева реактора и топлива. Для этого резервуар с жидким азотом соединяется с корпусом реактора термически активируемым клапаном. Жидкий азот, содержащийся в резервуаре, поступает в камеру при достижении или превышении температурой порогового значения. Входной порт в активную зону расположен выше топливных элементов.
Теперь не испачкается
Название: «Снижение повторного загрязнения путем пассивации углеродистой стали в ядерных системах и компонентах» (WO2018156378).
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Авторы: Дарик Типпеттс, Рэндалл Дункан, Корнелиус Свифт.
Сфера применения: защита от радиационного загрязнения.
Краткое описание: При работе в водной среде стальные поверхности подвержены коррозии. При этом радиоактивные частицы могут захватываться коррозионным слоем, повышая опасность облучения персонала. Предложенный метод включает пассивацию поверхностей компонентов из углеродистой стали после очистки. Оксидная пленка снизит уровень коррозии при дальнейшем использовании. В различных вариантах изобретения кислóты, использующиеся для очистки и пассивации, могут быть одними и теми же, допускается их повторное использование.
Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США).
Авторы: Дарик Типпеттс, Рэндалл Дункан, Корнелиус Свифт.
Сфера применения: защита от радиационного загрязнения.
Краткое описание: При работе в водной среде стальные поверхности подвержены коррозии. При этом радиоактивные частицы могут захватываться коррозионным слоем, повышая опасность облучения персонала. Предложенный метод включает пассивацию поверхностей компонентов из углеродистой стали после очистки. Оксидная пленка снизит уровень коррозии при дальнейшем использовании. В различных вариантах изобретения кислóты, использующиеся для очистки и пассивации, могут быть одними и теми же, допускается их повторное использование.
Материал подготовил Юрий Сидоров
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #7_2018