RU2424589C2 - Space nuclear power plant - Google Patents
Space nuclear power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424589C2 RU2424589C2 RU2009132268/07A RU2009132268A RU2424589C2 RU 2424589 C2 RU2424589 C2 RU 2424589C2 RU 2009132268/07 A RU2009132268/07 A RU 2009132268/07A RU 2009132268 A RU2009132268 A RU 2009132268A RU 2424589 C2 RU2424589 C2 RU 2424589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nuclear power
- emitter
- reactor
- refrigerator
- beams
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов (КА).The invention relates to nuclear power plants (NPPs) used as sources of electrical energy for spacecraft (SC).
Известен ряд конструкций, подобных ЯЭУ, в которых отвод в космос не преобразованного в электрическую энергию тепла происходит за счет излучения с холодильника-излучателя, например, в статье П.В.Андреев, А.В.Зродников, В.П.Сметанников и др. Опыт создания и основные направления развития и применения космической ядерной энергетики в России // Бюллетень по атомной энергии, сентябрь 2003.A number of designs are known, similar to nuclear power plants, in which heat is not converted into space due to radiation from a refrigerator-emitter, for example, in an article by P.V. Andreev, A.V. Zrodnikov, V.P. Smetannikov, etc. The experience of creation and the main directions of development and application of space nuclear energy in Russia // Bulletin on Atomic Energy, September 2003.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является ЯЭУ КА, содержащая ядерный реактор, преобразователь энергии, радиационную защиту и конический холодильник-излучатель (ХИ), конструктивно соединяющий с реактором и размещенный по отношению к нему противоположной КА стороне. Теневая радиационная защита, располагаемая между реактором и КА, экранирует только полезную нагрузку КА. Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ / А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.Д.Атамасов и др. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987, 283 с.The closest technical solution to the claimed one is a nuclear power plant containing a nuclear reactor, an energy converter, radiation protection and a conical refrigerator emitter (CI), which is structurally connected to the reactor and placed opposite to the spacecraft relative to it. Shadow radiation protection, located between the reactor and the spacecraft, shields only the payload of the spacecraft. Fundamentals of the theory, design and operation of space nuclear power plants / A.A. Kulandin, S.V. Timashev, V.D. Atamasov, etc. - L .: Energoatomizdat. Leningra. Department, 1987, 283 pp.
Недостатком такой ЯЭУ является появление в ней мощного дополнительного источника рассеянного ионизирующего излучения. Оно обусловлено двумя причинами. Первая заключается в размещении ХИ непосредственно вблизи реактора, а вторая большой площадью видимости конической поверхности ХИ как с реактора, так и с полезной нагрузки КА.The disadvantage of such a nuclear power plant is the appearance in it of a powerful additional source of scattered ionizing radiation. It is due to two reasons. The first is to place the CI directly near the reactor, and the second is a large area of visibility of the CI conical surface both from the reactor and from the spacecraft payload.
Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение - обеспечение радиационной обстановки на КА за счет снижения доли рассеянного излучения в мощных ЯЭУ при ограниченных габаритах отсека полезной нагрузки ракеты-носителя.The task to which the claimed invention is directed is to ensure the radiation environment on the spacecraft by reducing the fraction of scattered radiation in powerful nuclear power plants with limited dimensions of the payload compartment of the launch vehicle.
Технический результат - компактное размещение в стартовом положении теплоизлучающих поверхностей ХИ, образующих после развертывания необходимую для функционирования ЯЭУ площадь ХИ при минимальном отрицательном воздействии на радиационно-чувствительную аппаратуру КА радиационного излучения. Этот результат достигается тем, что силовая рама соединена с отсеком полезной нагрузки посредством трех равнорасположенных относительно оси ЯЭУ стержней, каждый из них образован двумя балками, связанными через снабженный приводом, например, электроприводом шарнир, которые позволяют в стартовом положении расположить балки вокруг ЯЭУ, а в орбитальном, разложив и зафиксировав балки, отодвинуть ядерно-энергетический блок от отсека полезной нагрузки. Холодильник-излучатель размещен относительно ядерно-энергетического блока с противоположной отсеку полезной нагрузки стороны на цилиндрической обечайке и выполнен из двух отдельных комплектов плоских панелей, которые соединены между собой по торцам шарнирно-сильфонными узлами с шарнирами, снабженных шкивами с проходящим по ним тросом, соединяющим крайнюю панель с барабанном и приводом, например, электроприводом, которые размещены на цилиндрической обечайке и обеспечивают возможность в стартовом положении сложить панели параллельно друг другу симметрично продольной оси ЯЭУ, а в орбитальном, разложив и зафиксировав, сформировать две излучающие с двух сторон плоскости холодильника-излучателя. Цилиндрическая обечайка с размещенными на ней панелями холодильника-излучателя соединена с реактором посредством телескопически установленных в нее обечаек, снабженных приводом, например, тросовой системой, которые обеспечивают удаление ХИ от реактора на расстояние, определяемое следующей зависимостьюEFFECT: compact placement in the starting position of CI heat-emitting surfaces, which, after deployment, forms the CI area necessary for the operation of a nuclear power plant with minimal negative impact on the radiation-sensitive spacecraft equipment of radiation. This result is achieved by the fact that the power frame is connected to the payload compartment by means of three rods equally spaced relative to the axis of the nuclear power plant, each of them is formed by two beams connected through a hinge equipped with a drive, for example, which allow the beams to be placed around the nuclear power plant in the starting position, and in orbital, expanding and fixing the beams, move the nuclear power unit away from the payload compartment. The refrigerator-emitter is placed relative to the nuclear power unit with the opposite side payload compartment on the cylindrical shell and is made of two separate sets of flat panels that are interconnected at the ends by hinged-bellows assemblies with hinges equipped with pulleys with a cable passing through them connecting the extreme a panel with a drum and a drive, for example, an electric drive, which are placed on a cylindrical shell and provide the ability to fold the panels parallel to the starting position about each other symmetrically to the longitudinal axis of the nuclear power plant, and in the orbital axis, having expanded and fixed, to form two radiating planes of the refrigerator-emitter on both sides. The cylindrical shell with the panels of the refrigerator-emitter located on it is connected to the reactor by means of telescopically mounted shells equipped with a drive, for example, a cable system, which ensure the removal of CI from the reactor by a distance determined by the following dependence
Qn - эквивалентный реактору по утечке точечный источник нейтроновQn - equivalent neutron leak point reactor
R - полуширина ХИR - CI half-width
H - длина ХИH - chi length
t - расстояние от центра активной зоны реактора до ХИt is the distance from the center of the reactor core to CI
z - расстояние от центра активной зоны реактора до ПОz is the distance from the center of the reactor core to the software
При этом цилиндрическая обечайка с размещенными на ней панелями ХИ дополнительно соединена с ядерно-энергетическим блоком посредством двух равнорасположенных относительно оси ЯЭУ стержней, каждый из которых образован соединенными через шарнир двумя балками, обеспечивающими в стартовом положении расположить их вокруг цилиндрической обечайки, а в орбитальном, разложив и зафиксировав их шарнирах по размещенным на балках трубопроводам, и ШСУ подать теплоноситель к удаленному от реактора ХИ.In this case, the cylindrical shell with the CI panels placed on it is additionally connected to the nuclear power unit by means of two rods equally spaced relative to the axis of the nuclear power plant, each of which is formed by two beams connected through a hinge, providing in the starting position to place them around the cylindrical shell, and in the orbital, decomposing and fixing them with hinges along the pipelines placed on the beams, and the SHSU, supply the coolant to the CI remote from the reactor.
На фигуре 1 приведена конструктивная схема ЯЭУ в стартовом положении, где:The figure 1 shows a structural diagram of a nuclear power plant in the starting position, where:
1 - ЯЭБ, 2 - реактор, 3 - радиационная защита, 4 - преобразователь энергии, 5 - панель ХИ, 6 - отсек полезной нагрузки, 7 - балка, 8 - электропривод, 9 - обечайка внешняя, 10 - обечайка внутренняя, 11 - тросовая система, 12 - электропривод, 13 - барабан, 14 - трос, 15 - шкив, 16 - труба, 17 - ШСУ, 18 - балка.1 - nuclear power plant, 2 - reactor, 3 - radiation protection, 4 - energy converter, 5 - HI panel, 6 - payload compartment, 7 - beam, 8 - electric drive, 9 - external shell, 10 - internal shell, 11 - cable system, 12 - electric drive, 13 - drum, 14 - cable, 15 - pulley, 16 - pipe, 17 - SHSU, 18 - beam.
На фигуре 2 - приведена конструктивная схема ЯЭУ в орбитальном положении, где:Figure 2 - shows a structural diagram of a nuclear power plant in orbital position, where:
1 - ЯЭБ, 5 - панель ХИ, 6 - отсек полезной нагрузки, 7 - балка, 9 - обечайка внешняя, 10 - обечайка внутренняя, 18 - балка1 - nuclear power plant, 5 - HI panel, 6 - payload compartment, 7 - beam, 9 - external shell, 10 - internal shell, 18 - beam
В ЯЭУ высокой мощности площадь ХИ достигает величин (более 500 м2), не позволяющих использовать традиционные схемы построения КА с ЯЭУ, когда ХИ размещен между реактором и КА в теневой зоне радиационной защиты. Заявляемая ЯЭУ, имеющая два положения: стартовое (фиг.1) и орбитальное (фиг.2), использует плоский ХИ, дающий возможность за счет двустороннего излучения существенно снизить его геометрическую поверхность. Неизбежный при этом выход за теневой конус защиты панелей ХИ и появление источников рассеивающего излучения компенсировано соответствующим удалением ХИ от полезной нагрузки. Оно достигнуто размещением ХИ относительно реактора симметрично отсеку полезной нагрузки. В результате излучение от реактора первоначально ослабляется расстоянием реактор - ХИ, а затем, рассеявшись на нем, часть излучения, направленная в сторону реактора, расстоянием ХИ - отсек полезной нагрузки. При этом видимость с реактора только торца ХИ обеспечивает ослабление радиационного излучения по мере проникновения его в ХИ и аналогично ослабление после его рассеивания в сторону КА. Одновременно установленная между КА и реактором теневая радиационная защита формирует теневую зону, в которой размещен преобразователь энергии ЯЭУ, и тем самым обеспечивает совместно с расстоянием между реактором и отсеком полезной нагрузки, требуемые на нем потоки ионизирующего излучения.In high-power nuclear power plants, the CI area reaches values (more than 500 m 2 ) that do not allow the use of traditional spacecraft construction schemes with nuclear power plants, when the CI is placed between the reactor and the spacecraft in the shadow zone of radiation protection. The inventive nuclear power plant, having two positions: the starting (figure 1) and orbital (figure 2), uses a flat CI, which makes it possible to significantly reduce its geometric surface due to two-sided radiation. The inevitable at the same time, going beyond the shadow cone of protection of the CI panels and the appearance of scattering radiation sources is compensated by the corresponding removal of the CI from the payload. It is achieved by placing the CI relative to the reactor symmetrically to the payload compartment. As a result, the radiation from the reactor is initially attenuated by the reactor – CI distance, and then, scattering on it, the part of the radiation directed toward the reactor, and the CI distance — the payload compartment. Moreover, the visibility from the reactor of only the CI endpoint provides attenuation of radiation radiation as it penetrates into the CI and similarly attenuation after its dispersion towards the spacecraft. Simultaneously installed between the spacecraft and the reactor, the shadow radiation protection forms the shadow zone in which the nuclear power converter is located, and thereby provides, together with the distance between the reactor and the payload compartment, the flows of ionizing radiation required on it.
В соответствии с принятой схемой ЯЭУ представляет собой (фиг.1) ядерный энергетический блок (ЯЭБ) 1 с входящим в него реактором (2), радиационной защитой (3), преобразователем энергии (4), ХИ, состоящего из двух развертывающих симметрично панелей (5), и отсеком полезной нагрузки (6) КА. Имеет две системы отодвигания: ЯЭБ (1) от отсека полезной нагрузки (6) и ХИ (5) от ЯЭБ (1). При этом ХИ снабжен системой развертывания излучающих панелей, позволяющей их развернуть из стартового, сложенного положения в орбитальное.In accordance with the adopted scheme, a nuclear power plant is (Fig. 1) a nuclear power block (nuclear power unit) 1 with a reactor (2) included in it, radiation protection (3), an energy converter (4), a CI consisting of two symmetrically deploying panels ( 5), and the payload compartment (6) of the spacecraft. It has two retreat systems: nuclear power planes (1) from the payload compartment (6) and CI (5) from nuclear power planes (1). At the same time, the CI is equipped with a deployment system of radiating panels, which allows them to be deployed from the starting, folded position to the orbital one.
Система отодвигания реактора с преобразователем от полезной нагрузки содержит трехстержневую конструкцию из двух шарнирно соединенных балок (7), приводимую в действие электроприводом (8).The system for moving the reactor with the converter away from the payload contains a three-rod structure of two articulated beams (7), driven by an electric drive (8).
Система отодвигания ХИ от реактора включает телескопическую конструкцию из обечаек. На внешней обечайке (9) закреплены сложенные в стартовом положении панели ХИ (5), а внутренняя (10) соединена с реактором (3). Раздвижение телескопической конструкции может быть выполнено, например, тросовой системой (11).The system for moving the CI away from the reactor includes a telescopic shell construction. CI panels (5), folded in the starting position, are fixed on the outer shell (9), and the inner (10) is connected to the reactor (3). The extension of the telescopic structure can be performed, for example, by a cable system (11).
Система развертывания излучающих панелей ХИ содержит электроприводы (12) с барабанами (13), прикрепленные к внешней обечайке телескопической конструкции, а также тросы (14), шкивы (15), размещенные на боковых поверхностях панелей ХИ (5).The deployment system of CI emitting panels contains electric drives (12) with drums (13) attached to the outer shell of the telescopic structure, as well as cables (14), pulleys (15) located on the side surfaces of CI panels (5).
Передача теплоносителя от преобразователя энергии (4) на разворачивающиеся панели ХИ выполнено по трубам (16) и ШСУ (17), установленным на шарнирно соединенных балках (18), один конец которых закреплен на агрегатном отсеке с преобразователем энергии (4), а другой на внешней обечайке (9) телескопической конструкции отодвигания ХИ. Сами панели ХИ (5) соединены между собой также ШСУ (17).The coolant is transferred from the energy converter (4) to the CI expandable panels through pipes (16) and SHSU (17) mounted on pivotally connected beams (18), one end of which is fixed to the aggregate compartment with the energy converter (4), and the other to the outer shell (9) of the telescopic design of the CI retraction. The CI panels themselves (5) are also interconnected by the SHSU (17).
Данная конструкция функционирует следующим образом.This design operates as follows.
Перевод ЯЭУ из стартового положения (фиг.1) в орбитальное (фиг.2) осуществляется последовательным отодвиганием ЯЭБ от отсека полезной нагрузки, развертыванием панелей ХИ и отодвиганием ХИ от ЯЭБ.The transfer of nuclear power from the starting position (figure 1) to the orbital (figure 2) is carried out by sequentially moving the nuclear power unit from the payload compartment, deploying the CI panels and moving the CI from the nuclear power unit.
Отодвигание ЯЭБ от отсека полезной нагрузки выполняется за счет разворота сложенных балок (7), приводимого в действие электроприводами (8), установленными в шарнирах между балками.The UEB is moved away from the payload compartment due to the rotation of the folded beams (7) driven by electric drives (8) installed in hinges between the beams.
Развертывание панелей ХИ осуществляется натяжением наматываемого на барабан (13) электроприводом (12) троса (14), который проходит по шкивам (15) и закреплен на концевой панели ХИ. Разворот панелей ХИ с каждой стороны внешней телескопической секции может происходить параллельно или последовательно.Deployment of the CI panels is carried out by tensioning the cable (14) wound on the drum (13) with an electric drive (12), which runs along the pulleys (15) and is mounted on the end panel of the CI. The turn of the CI panels on each side of the outer telescopic section can occur in parallel or sequentially.
Отодвигание ХИ выполняется телескопической конструкцией, на внешней обечайке (9) которой предварительно развернуты панели ХИ (5). Одновременно с раздвижением телескопической конструкции с помощью тросовой системы (11) происходит развертывание шарнирно соединенных балок (18) с размещенными на них трубопроводами (16), подающими теплоноситель в ХИ. Герметичность трубопроводов с теплоносителем при развертывании панелей ХИ и балок обеспечивается ШСУ(17).CI retraction is performed by a telescopic structure, on the outer shell (9) of which CI panels (5) are preliminarily deployed. Simultaneously with the extension of the telescopic structure with the help of a cable system (11), the articulated beams (18) are deployed with the pipelines (16) placed on them and supplying the coolant to the CI. The tightness of pipelines with a coolant during the deployment of CI panels and beams is provided by the SHSU (17).
Claims (4)
Qn - эквивалентный реактору по утечке точечный источник нейтронов,
R - полуширина холодильника-излучателя,
Н - длина холодильника-излучателя,
Σs - сечение рассеяния нейтронов,
t - расстояние от центра активной зоны реактора до холодильника-излучателя,
z - расстояние от центра активной зоны реактора до отсека полезной нагрузки.3. The space nuclear power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the cylindrical shell with the panels of the refrigerator-emitter placed on it is connected to the reactor by means of telescopically mounted shells equipped with a drive, for example, a cable system, which ensure the removal of the refrigerator-emitter from the reactor at a distance determined by the following relationship:
Qn is the equivalent point neutron source leakage reactor,
R is the half-width of the refrigerator-emitter,
N is the length of the refrigerator emitter,
Σs is the neutron scattering cross section,
t is the distance from the center of the reactor core to the refrigerator-emitter,
z is the distance from the center of the reactor core to the payload compartment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009132268/07A RU2424589C2 (en) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Space nuclear power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009132268/07A RU2424589C2 (en) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Space nuclear power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009132268A RU2009132268A (en) | 2011-03-10 |
| RU2424589C2 true RU2424589C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009132268/07A RU2424589C2 (en) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Space nuclear power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424589C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474893C1 (en) * | 2011-08-22 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "Красная Звезда" | Nuclear power plant of spacecraft |
-
2009
- 2009-08-26 RU RU2009132268/07A patent/RU2424589C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474893C1 (en) * | 2011-08-22 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "Красная Звезда" | Nuclear power plant of spacecraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009132268A (en) | 2011-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102616385B (en) | Truss-type satellite structure with central capsule | |
| Khoshnevis et al. | Contour crafting simulation plan for lunar settlement infrastructure buildup | |
| RU2008118064A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING AN AIRCRAFT FUSELAGE COMPARTMENT | |
| US20140259995A1 (en) | Rapid assembly lightweight modular structure | |
| CN105035358A (en) | In-orbit expansion-type satellite structure | |
| RU2424589C2 (en) | Space nuclear power plant | |
| CN107437742A (en) | A kind of power distribution cabinet rain-proof dust-proof door | |
| CN206437237U (en) | A kind of planetary probe of use Isotopes power supply | |
| RU2389660C2 (en) | Space module | |
| CN105227082A (en) | A kind of carrying of the Foldable solar energy cell panel with Stewart mechanism support body | |
| RU2388664C2 (en) | Space module | |
| CN207799112U (en) | A kind of list cabin version Terahertz human body safety check platform | |
| CN203452401U (en) | Three-proof secrecy meeting room | |
| CN206394910U (en) | A kind of manned Mars mission based on MW class nuclear reactor power supply | |
| JP4071026B2 (en) | Artificial satellite structure | |
| CN207835030U (en) | The detachable explosion-protection equipment of cable connector | |
| Tian et al. | Engineering design of the IFMIF EVEDA reference test cell and key components | |
| RU2581274C2 (en) | Modular spacecraft | |
| CN210669390U (en) | Protective structure for underground cable of coal mine | |
| RU150666U1 (en) | SPACE VEHICLE FOR SCIENTIFIC RESEARCH AND ITS USEFUL LOAD MODULE | |
| RU2535356C2 (en) | Device for removal of spacecraft nuclear power plant from onboard systems section | |
| RU2556869C2 (en) | Device for transportation and routing of cables on outer surface of space object by astronaut wearing space suit and operating method of device | |
| CN105888313A (en) | Modular hospital and building method thereof | |
| CN206684467U (en) | Line holographic projections interaction device | |
| CN203324490U (en) | Transmitting coil of mine transient electromagnetic instrument |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130517 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL: 18-2013 FOR TAG: (73) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180827 |