Боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки
SIDE REFLECTOR OF A NUCLEAR REACTOR OF A SPACE POWER PLANT

Изобретение относится к атомной и космической отраслям техники и может быть использовано в боковых отражателях ядерных реакторов космических энергетических установок.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к настоящему изобретению является боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки, состоящий из отдельных и прилегающих друг к другу блоков, которые закреплены посредством шпилек и гаек на наружных поверхностях по меньшей мере двух колец, и снабжены магниевыми втулками, температура горения которых выше температуры плавления шпилек (патент РФ №153217, МПК G21D 5/00, опубл. 10.07.2015).
При возникновении аварийной ситуации на этапе выведения космической энергетической установки на орбиту боковой отражатель должен быть отделен от ядерного реактора для снижения опасности возникновения надкритического состояния активной зоны при падении ядерного реактора на Землю. Для обеспечения фрагментации бокового отражателя в плотных слоях атмосферы известный боковой отражатель снабжен магниевыми втулками, температура горения которых выше температуры плавления шпилек и гаек. В известном боковом отражателе магниевые втулки установлены на концах шпилек вблизи наружной поверхности блоков бокового отражателя и закреплены гайками, крепящими блоки бокового отражателя. В плотных слоях атмосферы все элементы космической установки при падении на Землю нагреваются, в результате чего магниевые втулки, расположенные на концах шпилек и закрепленные гайками, воспламеняются, при этом гайки и концы шпилек начинают плавиться и разрушаться. Однако целые части шпилек, находящиеся на расстоянии от гаек и ближе к корпусу ядерного реактора, продолжают удерживать блоки бокового отражателя в сборе с кольцами. Кроме этого, во время падения в плотных слоях атмосферы блоки бокового отражателя прижаты к корпусу ядерного реактора большим потоком воздуха, натекающим снаружи на блоки, что также затрудняет разрушение конструкции бокового отражателя.
Недостатком известного бокового отражателя ядерного реактора космической энергетической установки является его низкая фрагментация во время падения на Землю при аварийной ситуации на этапе выведения космической установки на орбиту.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание бокового отражателя ядерного реактора космической энергетической установки, который при возникновении аварийной ситуации на этапе выведения на орбиту, обеспечит ядерную безопасность путем гарантированного отрыва от соединенных с ним колец, которые закреплены на корпусе ядерного реактора космической ядерной энергетической установки.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение фрагментации бокового отражателя ядерного реактора во время падения в плотных слоях атмосферы при аварийной ситуации на этапе выведения космической установки на орбиту за счет уменьшения силы набегающего потока воздуха, прижимающего блоки бокового отражателя к корпусу ядерного реактора и препятствующего их отделению от корпуса, путем создания между корпусом ядерного реактора и боковым отражателем противоположно направленного воздушного потока повышенного давления, величина которого превосходит силу набегающего потока, а также за счет практически одновременного с разрушением крепежных шпилек свободного отделения блоков бокового отражателя от соединенных с ним колец.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном боковом отражателе ядерного реактора космической энергетической установки, состоящего из отдельных и прилегающих друг к другу блоков, которые закреплены посредством шпилек и гаек на наружных поверхностях по меньшей мере двух колец, и снабжены магниевыми втулками, температура горения которых выше температуры плавления шпилек, согласно настоящему изобретению на поверхностях блоков бокового отражателя, контактирующих с наружной поверхностью колец, выполнены продольно расположенные пазы, которые образуют с контактирующей наружной поверхностью колец сквозные каналы, при этом каждая шпилька установлена с проходом через поперечное сечение сквозного канала, а магниевые втулки установлены на упомянутых шпильках в местах их расположения в сквозных каналах.
Отличительный признак заявленного изобретения, касающийся выполнения на поверхностях блоков бокового отражателя, контактирующих с наружной поверхностью колец, продольно расположенных пазов, которые образуют с контактирующей наружной поверхностью колец сквозные каналы, позволяет создать при падении в плотных слоях атмосферы воздушный поток повышенного давления между корпусом ядерного реактора и боковым отражателем, величина которого превосходит силу набегающего потока, прижимающего блоки к корпусу, что способствует отделению блоков бокового отражателя от колец, соединенных с корпусом ядерного реактора.…
Отличительный признак заявленного изобретения, заключающийся в том, что каждая шпилька установлена с проходом через поперечное сечение сквозного канала, а магниевые втулки установлены на упомянутых шпильках в местах их расположения в сквозных каналах позволяет обеспечить быстрый нагрев и воспламенение магниевых втулок за счет сопротивления воздушному потоку, созданному в сквозных каналах, с последующим расплавлением шпилек и практически совпадающим по времени с их разрушением разъединением блоков бокового отражателя с кольцами, что объясняется разрушением шпилек у основания вблизи колец, обеспечивающим ничем не затрудненное отделение от колец, закрепленных на корпусе ядерного реактора, блоков бокового отражателя с остатками шпилек, на концах которых установлены гайки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки (продольное сечение), а на фиг. 2 представлен боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки (поперечное сечение),
Боковой отражатель ядерного реактора космической энергетической установки состоит из отдельных и прилегающих друг к другу блоков 1, которые закреплены посредством шпилек 2 и гаек 3 на наружных поверхностях, например двух колец 4, и снабжены магниевыми втулками 5, температура горения которых выше температуры плавления шпилек 2. Гайки 3 могут быть выполнены из материала, температура плавления которого ниже температуры горения магниевых втулок 5, а также из материала, температура плавления которого выше температуры горения магниевых втулок 5. На поверхностях блоков 1 бокового отражателя, контактирующих с наружной поверхностью колец 4, выполнены продольно расположенные пазы 6, которые образуют с контактирующей наружной поверхностью колец 4 сквозные каналы. Шпильки 2 установлены с проходом через поперечное сечение сквозного канала. Магниевые втулки 5 установлены на шпильках 2 в местах их расположения в сквозных каналах.
При аварийной ситуации, которая может возникнуть на этапе выведения на орбиту ядерной энергетической установки в составе космического комплекса, заявленное устройство работает следующим образом.
При возникновении нештатной ситуации с последующим падением космической установки во время входа в плотные слои атмосферы воздух, проходя по сквозным каналам в блоках 1 бокового отражателя, приводит к нагреву магниевых втулок 5, расположенных на шпильках 2 в сквозных каналах блоков 1 бокового отражателя. Нагрев магниевых втулок 5 приводит к их активному окислению и после достижения температуры 623°С к воспламенению с выделением в процессе горения большого количества тепла. Горение магниевых втулок 5 приводит к расплавлению той части шпилек 2, которая расположена в сечении сквозных каналов в блоках 1 бокового отражателя вблизи колец 4, закрепленных на корпусе ядерного реактора (на чертеже не показано). После расплавления шпилек 2 блоки 1 бокового отражателя освобождаются от соединенных с ними колец 4, и отделение блоков 1 бокового отражателя осуществляется как в радиальном, так и в осевом направлении. Блоки 1 бокового отражателя свободно отделяются благодаря возникновению избыточного давления воздуха, проходящего в сквозных каналах бокового отражателя, и давления набегающего потока воздуха на блоки 1 бокового отражателя.
Использование заявленного изобретения позволит обеспечить минимизацию ядерных и радиационных последствий аварии, связанной с падением на поверхность Земли космической энергетической установки с ядерным реактором, за счет полной фрагментации бокового отражателя и последующего разъединения с ядерным реактором во время падения.