RU2689399C1 - Neutron multiplier - Google Patents

Neutron multiplier Download PDF

Info

Publication number
RU2689399C1
RU2689399C1 RU2018122238A RU2018122238A RU2689399C1 RU 2689399 C1 RU2689399 C1 RU 2689399C1 RU 2018122238 A RU2018122238 A RU 2018122238A RU 2018122238 A RU2018122238 A RU 2018122238A RU 2689399 C1 RU2689399 C1 RU 2689399C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron
compartment
section
output
wall
Prior art date
Application number
RU2018122238A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ринатович НАБИУЛЛИН
Original Assignee
ВАВИЛИН Андрей Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ВАВИЛИН Андрей Владимирович filed Critical ВАВИЛИН Андрей Владимирович
Priority to RU2018122238A priority Critical patent/RU2689399C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2689399C1 publication Critical patent/RU2689399C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/24Homogeneous reactors, i.e. in which the fuel and moderator present an effectively homogeneous medium to the neutrons
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear physics and equipment.SUBSTANCE: invention relates to neutron multiplier. Device contains a neutron multiplication unit with a neutron supply channel from an external source to the neutron multiplication unit active zone and a neutron flux amplified output unit, both placed in a biological protection system. Neutrons multiplication section surrounded by reflector layer is made in the form of hollow body of revolution formed by side wall, which is part of toroid surface, conical upper and lower walls adjoining top and bottom edges of side wall, which are surfaces of truncated cones with equal generatrices. Small bases of cones face each other, and lower circular wall adjacent to upper edge of lower conic wall, and annular wall adjoining lower edge of upper conic wall, located relative to each other with spatial gap. Part of the neutron multiplication section limited by the side wall and the conical top and bottom walls is the active zone compartment, and the other part of this section is the neutrons output compartment from the core compartment.EFFECT: increasing neutron flux intensity.12 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной физики, в частности к умножителям нейтронов, которые могут быть использованы в ядерных установках различного назначения. The invention relates to the field of nuclear physics, in particular to neutron multipliers that can be used in nuclear facilities for various purposes.

Для ряда практических приложений, например, нейтронографических исследований, активации материалов, медицинских приложений нейтронозахватной терапии, необходимы интенсивные нейтронные потоки. В настоящее время подобные потоки генерируются импульсными нейтронными трубками, ускорителями различной конструкции, отводятся из действующего атомного реактора, либо получаются на устройствах, кратковременно формирующих сверхкритические сборки делящихся материалов. Описанные приёмы имеют свои недостатки: нейтронные трубки имеют ограниченный и сравнительно небольшой ресурс работы, ускорители и атомные реакторы любого типа и мощности весьма дороги в изготовлении и эксплуатации. В связи с этим практический интерес представляют конструкции, обеспечивающие постоянный поток нейтронов требуемой интенсивности.  For a number of practical applications, for example, neutron diffraction studies, activation of materials, medical applications of neutron capture therapy, intensive neutron fluxes are necessary. At present, such flows are generated by pulsed neutron tubes, accelerators of various designs, removed from the operating atomic reactor, or obtained on devices that briefly form supercritical assemblies of fissile materials. The described techniques have their drawbacks: neutron tubes have a limited and relatively small life, accelerators and atomic reactors of any type and power are very expensive to manufacture and operate. In this connection, structures providing a constant neutron flux of the required intensity are of practical interest.

Известно техническое решение, реализованное в конструкции умножителей нейтронов, раскрытое в пат. РФ2178209 С2, опубл. 10.01.2002, обеспечивающей размножение нейтронов в подкритических условиях, содержащей камеру (10), топливно-замедляющий узел (13) с мишенью (14) в средней части узла, в котором выполнено отверстие для потока нейтронов к мишени; для предотвращения утечки нейтронов из умножителя через трубку (4) предусмотрен коллиматор (5). Материал мишени проницаем для нейтронов малой энергии, которые рассеяны в обратном направлении от замедлителя и топлива. Результирующий поток нейтронов выводится через выходной канал (15). Выполнение умножителя нейтронов с такой структурой имеет ограничение по критичности ввиду относительно малых значений k (k<1) и, значит, по реактивности, ввиду обеспечения только подкритических условий, что ограничивает получения в умножителе потоков нейтронов с большим уровнем интенсивности.  Known technical solution implemented in the construction of neutron multipliers, disclosed in US Pat. RF2178209 C2, publ. 01/10/2002, providing neutron multiplication under subcritical conditions, containing a chamber (10), a fuel-moderating unit (13) with a target (14) in the middle part of the unit, in which a hole is made for the flow of neutrons to the target; A collimator (5) is provided to prevent neutron leakage from the multiplier through the tube (4). The target material is permeable to low-energy neutrons, which are scattered in the opposite direction from the moderator and fuel. The resulting neutron flux is output through the output channel (15). The execution of a neutron multiplier with such a structure is limited by criticality due to relatively small values of k (k <1) and, therefore, by reactivity, due to the provision of only subcritical conditions, which limits the receipt of neutron fluxes with a high level of intensity in the multiplier.

Получение потоков нейтронов с большим уровнем интенсивности может быть реализовано с использованием подкритических систем на основе многокаскадных умножителей. Из пат. РФ2261485 С2, опубл. 27.09.2005, известно техническое решение, относящееся к подкритическому многокаскадному умножителю нейтронов, содержащему несколько примыкающих друг к другу каскадов умножения. Каскады умножения состоят из примыкающих друг к другу соосно разнотолщинных дисков. Диски выполнены из активного материала, замедлителей нейтронов двух типов и поглотителя нейтронов. Они чередуются в каскаде таким образом, что создается однонаправленное прохождение нейтронов и их умножение. Технический результат – обеспечение большого коэффициента умножения нейтронов. Быстрые нейтроны последовательно проходят поглотитель, два замедлителя, в которых сбрасывают свою энергию, замедляются до тепловых энергий и подходят к активному слою. В активном слое тепловые нейтроны поглощаются, вызывая деление урана-235, размножаются в нем, компенсируя все потери нейтронов на поглощение и рассеяние по пути от источника до урана. Поглотитель выполнен из материала бор-10. Первый замедлитель может быть выполнен из полиэтилена или воды, второй замедлитель выполнен из бериллия. Активный слой выполнен из урана-235 90% обогащения. Группа из поглотителя и двух замедлителей не дают возможности обратного движения тепловых нейтронов в предыдущий каскад. Выполнение умножителей нейтронов по такой схеме позволяет решить задачу повышения уровня интенсивности потока нейронов, но приводит к увеличению габаритов умножителя, что ограничивает сферу его применения. Кроме того, устройство содержит большое количество высокообогащённого урана (более нескольких критических масс при компактном размещении) и потенциально опасно при разрушении.  Receiving neutron fluxes with a high level of intensity can be implemented using subcritical systems based on multi-stage multipliers. From pat. RF2261485 C2, publ. 09/27/2005, a technical solution is known relating to a subcritical multi-stage neutron multiplier containing several adjacent multiplication cascades. Multiplication cascades consist of adjacent coaxially different-thickness discs. The disks are made of active material, two types of neutron moderators and a neutron absorber. They alternate in a cascade in such a way that a unidirectional passage of neutrons and their multiplication is created. The technical result is to provide a large multiplication factor of neutrons. Fast neutrons consistently pass the absorber, two moderators, in which they dump their energy, slow down to thermal energies and approach the active layer. In the active layer, thermal neutrons are absorbed, causing the fission of uranium-235, multiply in it, compensating for all neutron losses due to absorption and scattering along the path from the source to uranium. The absorber is made of boron-10 material. The first moderator can be made of polyethylene or water, the second moderator is made of beryllium. The active layer is made of uranium-235 90% enrichment. The group of the absorber and the two moderators do not allow the reverse movement of thermal neutrons to the previous cascade. The implementation of neutron multipliers according to this scheme allows to solve the problem of increasing the level of intensity of the neuron flux, but leads to an increase in the multiplier dimensions, which limits its scope. In addition, the device contains a large amount of highly enriched uranium (more than a few critical masses in a compact arrangement) and is potentially dangerous when destroyed.

Задачей настоящего изобретения является разработка умножителя нейтронов, обеспечивающего постоянный высокоинтенсивный поток нейтронов без существенного роста его габаритов и количества используемого топлива.  The present invention is to develop a neutron multiplier that provides a constant high-intensity neutron flux without a significant increase in its size and amount of fuel used.

Техническим результатом является повышение интенсивности потока нейтронов, обеспечиваемой наличием сверхкритических зон размножения на тепловых нейтронах при общем количестве делящегося материала менее критической массы.  The technical result is to increase the intensity of the neutron flux, provided by the presence of supercritical propagation zones on thermal neutrons with a total amount of fissile material less critical mass.

Указанный технический результат обеспечивается устройством умножителя нейтронов, содержащим  This technical result is provided by the device neutron multiplier containing

помещенные в систему биологической защиты блок размножения нейтронов с каналом подачи нейтронов от внешнего источника к активной зоне блока размножения нейтронов, и блок вывода усиленного потока нейтронов, в котором  a neutron multiplication unit placed in the biological protection system with a neutron feed channel from an external source to the core of the neutron multiplication unit, and an enhanced neutron output unit, in which

блок размножения быстрых нейтронов включает в себя помещенные в герметизированный контейнер секцию размножения нейтронов и секцию вывода нейтронов, сообщающуюся с блоком вывода нейронов, причём  the fast neutron multiplication unit includes neutron multiplication section placed in a sealed container and the neutron output section communicating with the neuron output unit, and

секция размножения нейтронов, окруженная слоем отражателя, выполнена в виде полого тела вращения, образованного  the neutron multiplication section, surrounded by a layer of reflector, is made in the form of a hollow body of revolution, formed

боковой стенкой, являющейся частью поверхности тора,   side wall, which is part of the surface of the torus,

коническими верхней и нижней стенками, примыкающими к верхней и нижней кромкам боковой стенки, являющимися поверхностями усеченных конусов, с равными образующими, малые основания которых обращены навстречу друг другу, и   conical upper and lower walls adjacent to the upper and lower edges of the side wall, which are the surfaces of truncated cones, with equal generators, whose small bases are facing towards each other, and

нижней круговой стенкой, примыкающей к верхней кромке нижней конической стенки, и кольцевой стенкой, примыкающей к нижней кромке верхней конической стенки, располагающихся друг относительно друга с пространственным зазором, причём   the lower circular wall adjacent to the upper edge of the lower conical wall, and the annular wall adjacent to the lower edge of the upper conical wall, located relative to each other with a spatial gap, and

часть секции размножения нейтронов, ограниченная боковой стенкой и коническими верхней и нижней стенками, является отсеком активной зоны с топливным раствором в виде делящегося изотопа или смеси делящихся изотопов в замедлителе, а часть этой секции, ограниченная упомянутыми кольцевой и круговой стенками, является отсеком выхода нейтронов из отсека активной зоны,   The part of the neutron multiplication section, bounded by the side wall and the conical upper and lower walls, is the compartment of the core with the fuel solution in the form of a fissile isotope or mixture of fissile isotopes in the moderator, and the part of this section bounded by the annular and circular walls is the neutron exit section from core compartment,

секция вывода нейтронов размещена в упомянутом отсеке выхода нейтронов соосно секции размножения нейтронов между упомянутыми нижней круговой стенкой и верхней кольцевой стенкой отсека выхода нейтронов, ограниченная конической стенкой, являющейся поверхностью усеченного конуса, окружностью большего основания которого является окружность отверстия верхней кольцевой стенки отсека выхода нейтронов,  The neutron output section is located in said neutron exit compartment coaxially with the neutron multiplication section between said lower circular wall and the upper annular wall of the neutron exit compartment bounded by a conical wall, which is the surface of a truncated cone whose circumference of the larger base is the circumference of the opening of the upper annular wall of the neutron exit compartment,

при этом геометрические параметры упомянутых секций определены на основе средней длины ln пробега термализации нейтрона в соответствующей загруженной активной среде, так, что  herewith, the geometric parameters of the mentioned sections are determined on the basis of the average length ln of the neutron thermalization in the corresponding loaded active medium, so that

длина образующей упомянутых конических стенок с углом наклона 50-55° равна ln,  the length of the generatrix of the mentioned conic walls with a slope of 50-55 ° is equal to ln

длина отсека активной среды по средней линии секции, лежащей в плоскости экватора торовой поверхности боковой стенки, больше ln,  the length of the active medium compartment along the centerline of the section lying in the equatorial plane of the torus surface of the side wall is greater than ln,

диаметр упомянутой нижней круговой стенки равен 2,5ln,  the diameter of the said lower circular wall is 2.5 ln,

диаметр окружности отверстия верхней кольцевой стенки равен 2,0ln,  the diameter of the hole of the upper annular wall is equal to 2.0 ln,

высота пространственного зазора между нижней круговой и верхней кольцевой стенками составляет 0,5ln, а угол наклона образующей конической стенки отсека вывода нейтронов составляет 45°,  the height of the spatial gap between the lower circular and upper annular walls is 0.5 ln, and the angle of inclination of the generatrix of the conical wall of the neutron hatching compartment is 45 °,

блок вывода усиленного потока нейтронов включает в себя нейтронную трубку, сообщающуюся с отверстием отсека вывода нейтронов секции размножения нейтронов, и анизотропный фильтр, закрывающий нейтронную трубку у её выходного сечения.  The enhanced neutron output unit includes a neutron tube connected to the neutron output compartment hole of the neutron multiplication section, and an anisotropic filter that closes the neutron tube at its output section.

Размножающей средой активной зоны является топливный раствор в виде делящегося изотопа или смеси делящихся изотопов в форме гомогенного раствора в замедлителе, причём делящийся изотоп, выбран из группы, включающей в себя 239Pu и 235U, при этом общее количество делящегося изотопа в умножителе менее критического. Наиболее предпочтительным замедлителем/растворителем является вода. The propagating medium of the active zone is a fuel solution in the form of a fissile isotope or a mixture of fissile isotopes in the form of a homogeneous solution in a moderator, and the fissile isotope is selected from the group comprising 239 Pu and 235 U, while the total number of fissile isotope in the multiplier is less critical. The most preferred inhibitor / solvent is water.

Для компенсации потери реактивности в зоне размножения нейтронов путём возврата части нейтронного потока, направленного к секции вывода усиленного потока нейтронов умножитель дополнительно содержит группу выдвижных отражателей в герметичных цилиндрах, установленных в отсеке выхода нейтронов между отсеком активной зоны и секцией вывода усиленного потока нейтронов в нейтронную трубку.  To compensate for the loss of reactivity in the neutron multiplication zone by returning part of the neutron flux directed to the enhanced neutron output section, the multiplier further comprises a group of retractable reflectors in sealed cylinders installed in the neutron output compartment between the core compartment and the enhanced neutron output section.

Для обеспечения поддержания постоянства состава и температуры топливного раствора в зонах размножения и истечения нейтронов могут быть установлены системы охлаждения и блоки конверсии гремучего газа, а также система аварийного сброса топлива.  To ensure the maintenance of the constancy of the composition and temperature of the fuel solution in the areas of multiplication and outflow of neutrons, cooling systems and fume conversion units, as well as an emergency fuel discharge system, can be installed.

Остальные признаки настоящего изобретения будут понятны из последующего подробного описания изобретения.  The remaining features of the present invention will be understood from the subsequent detailed description of the invention.

Изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы и части умножителя нейтронов обозначены одними и теми же ссылочными позициями. The invention is illustrated by drawings, in which identical elements and parts of the neutron multiplier are indicated by the same reference numerals.

фиг. 1 – схематический вид умножителя нейтронов,  FIG. 1 is a schematic view of a neutron multiplier,

фиг. 2 – фронтальное сечение блока размножения (быстрых) нейтронов, FIG. 2 - frontal section of the reproduction unit (fast) neutrons,

фиг. 3a – структура и геометрия образующей поверхности секции размножения нейтронов;  FIG. 3a - the structure and geometry of the generatrix of the surface of the neutron multiplication section;

фиг. 3b – фронтальный разрез секции размножения нейтронов, показывающий поверхности секции размножения;  FIG. 3b is a frontal section of the neutron multiplication section, showing the surfaces of the multiplication section;

фиг. 4a – схематический вид сечения секции размножения нейтронов, на котором показаны геометрические параметры секции и зоны размножения нейтронов в отсеке активной зоны; FIG. 4a is a schematic sectional view of the neutron multiplication section, which shows the geometrical parameters of the section and the neutron multiplication zone in the core compartment;

фиг. 4b – разрез по линии А-А секции размножения нейтронов на фиг. 4a; FIG. 4b shows a section along the line A-A of the neutron multiplication section in FIG. 4a;

фиг. 5 – схематический вид сечения блока размножения с топливной вставкой в нейтронной трубке; FIG. 5 is a schematic sectional view of a breeding unit with a fuel insert in a neutron tube;

фиг. 6 – схематический вид сечения блока размножения с топливной вставкой на выходе отсек вывода усиленного потока нейтронов.  FIG. 6 is a schematic sectional view of the breeding unit with the fuel insert at the output of the output section of the enhanced neutron flux.

Устройство умножителя нейтронов, схема которого показана на фиг. 1 содержит блок 1 размножения быстрых нейтронов с каналом 7 подвода нейтронов от внешнего источника к активной зоне блока размножения и блок 2 вывода усиленного потока быстрых нейтронов, которые окружены средством 6 биологической защиты.  A neutron multiplier device whose circuit is shown in FIG. 1 contains a fast neutron multiplication unit 1 with a channel 7 for supplying neutrons from an external source to the active zone of the multiplication unit and a unit 2 for outputting an amplified flux of fast neutrons that are surrounded by means 6 of biological protection.

Секция вывода усиленного потока нейтронов включает в себя нейтронную трубку 4 и анизотропный фильтр 5. Блок размножения быстрых нейтронов с нейтронной трубкой 4 размещён в герметизированном контейнере 3. Поток быстрых нейтронов выводится по нейтронной трубке 4 через анизотропный фильтр 5 к потребителю усиленного потока нейтронов.  The output section of the enhanced neutron flux includes a neutron tube 4 and an anisotropic filter 5. The multiplication unit of fast neutrons with a neutron tube 4 is placed in a sealed container 3. The flux of fast neutrons is output through a neutron tube 4 through an anisotropic filter 5 to the consumer of the amplified neutron flux.

Блок 1 размножения быстрых нейтронов, схема которого показана на фиг. 2, содержит секцию 8a размножения быстрых нейтронов с отсеком 8b выхода нейтронов и секцию 9 истечения усиленного потока нейтронов, размещенную в отсеке 8b выхода нейтронов.  The fast neutron multiplication unit 1, whose circuit is shown in FIG. 2, contains a fast neutron multiplication section 8a with a neutron output compartment 8b and an enhanced flow flux section 9 located in the neutron output compartment 8b.

Секция 8 размножения нейтронов выполнена в форме полого тела вращения, стенки которого формируют поверхность со сложным (комбинированным) профилем поперечного сечения секции. По существу поверхность секции 7 размножения нейтронов является результатом вращением вокруг вертикальной оси Op-Op данной секции образующей незамкнутого профиля, соответствующей профилю поперечного сечения этой секции до её оси Op-Op. Как показано на фиг. 3a, образующая поверхности секции размножения сформирована дугой 8c окружности, концы которой переходят в прямолинейные отрезки 8c1 и 8c2 равной длины с наклоном под углом α к средней линии lp-lp образующей профиля, которые, в свою очередь переходят в горизонтальные отрезки 8c3 и 8c4 соответственно, и разделены зазором h при этом отрезок 8c4 проходит до оси вращения Op-Op и больше длины отрезка 8c3, свободный конец которого удален на расстояние lh от оси Op-Op секции. В целом, как видно на фиг. 3b, показывающей фронтальный разрез секции 8 размножения нейтронов с секцией 9 вывода усиленного потока, секция 8 размножителя нейтронов содержит боковую стенку Пт, являющейся частью поверхности тора с профилем дуги 8c и диаметром De = 2Rp экватора поверхности тора, конические стенки Пкон, являющимися поверхностями усеченных конусов с верхней и нижней сторон секции (с углом конуса β = 90 – α), малые основания которых обращены навстречу друг другу, нижнюю круговую стенку Пкр, и верхнюю кольцевую Пк стенку, с диаметром отверстия dh = 2lh или другой подходящей плоской геометрической фигурой.  The neutron multiplication section 8 is made in the form of a hollow rotation body, the walls of which form a surface with a complex (combined) section cross section profile. Essentially, the surface of the neutron multiplication section 7 is the result of the rotation around the vertical axis Op-Op of this section forming the open profile corresponding to the cross-sectional profile of this section to its axis Op-Op. As shown in FIG. 3a forming the surface of the breeding section is formed by an arc 8c of a circle, the ends of which pass into straight-line segments 8c1 and 8c2 of equal length with a slope at an angle α to the midline lp-lp of the generatrix of the profile, which in turn turn into horizontal segments 8c3 and 8c4, respectively, and separated by a gap h at that segment 8c4 passes to the axis of rotation Op-Op and is greater than the length of segment 8c3, the free end of which is removed by a distance lh from the axis of the Op-Op section. In general, as seen in FIG. 3b, showing a frontal section of a neutron multiplication section 8 with an enhanced flow output section 9, a neutron multiplier section 8 contains a side wall PT, which is part of the torus surface with an arc profile 8c and an equatorial diameter of the torus surface De = 2Rp, conical conical walls from the upper and lower sides of the section (with a cone angle β = 90 - α), the small bases of which are facing towards each other, the lower circular wall Pcr, and the upper ring Pc wall, with a hole diameter dh = 2lh or another dhodyaschey flat geometrical figure.

На фиг. 4a показано сечение по линии A-A, совпадающей со средней линией lp-lp секции, лежащей в экваториальной плоскости стенки секции размножения, образованной торовой поверхностью.  FIG. 4a shows a section along the line A-A coinciding with the middle line lp-lp of the section lying in the equatorial plane of the wall of the breeding section formed by the torus surface.

Пространство секции 8, ограниченное боковой стенкой Пт, являющейся поверхностью тора, и коническим верхней и нижней стенками Пкон образует отсек 8а для заполнения размножающей средой 8f, далее упоминаемый как отсек активной зоны. В качестве размножающей среды является топливный раствор например, в виде делящегося изотопа или смеси делящихся изотопов в форме гомогенного раствора в замедлителе, в котором в качестве делящегося вещества используется изотоп или смесь изотопов, таких как изотопы из группы 239Pu, 235U и др. при этом общее количество делящегося изотопа менее критического. Отсек 8a активной зоны имеет длину L в плоскости экватора торовой поверхности боковой стенки. Отсек 8b выхода нейтронов из отсека 8a активной зоны обеспечивает выход нейтронов к секции 9f вывода усиленного потока нейтронов и представляет собой круговую полость с отверстием верхней кольцевой стенки Пк, к которому примыкает нейтронная трубка 4 секции вывода усиленного потока нейтронов, и сплошной нижней круговой стенкой, и разделён с отсеком активной зоны круговой боковой стенкой из металла. The space of section 8, bounded by the side wall of PT, which is the surface of the torus, and the conical upper and lower walls of Pcon forms a compartment 8a for filling with multiplying medium 8f, hereinafter referred to as the core compartment. As a propagating medium, there is a fuel solution, for example, in the form of a fissile isotope or a mixture of fissile isotopes in the form of a homogeneous solution in a moderator, in which an isotope or mixture of isotopes is used as a fissile substance, such as isotopes from group 239 Pu, 235 U, etc. This is the total number of fissioning isotope less critical. The core compartment 8a has a length L in the equatorial plane of the torus surface of the side wall. The neutron output compartment 8b from the core compartment 8a provides an output of neutrons to the enhanced neutron output section 9f and is a circular cavity with an opening in the upper annular wall of the PC, which is connected to the neutron tube 4 of the enhanced neutron output section, and a continuous lower circular wall, and divided with a compartment of the active zone circular side wall of metal.

Отсек 8b представляет собой тело вращения, сечение образующей которого перпендикулярно оси вращения имеет форму прямоугольной трапецию со сторонами 0,25ln (верхнее основание трапеции), 0,75ln (нижнее основание трапеции), 0,5ln (боковая сторона трапеции, примыкающая к основаниям под прямым углом). Отсек изготовлен из малоактивируемой нержавеющей стали, либо циркония, либо иного сплава, имеющего высокую механическую прочность и малое сечение захвата нейтронов. Полость отсека заполнена гелием при давлении от 1 Па до 100 кПа. Compartment 8b is a body of rotation, the cross section of which is perpendicular to the axis of rotation has the shape of a rectangular trapezoid with sides of 0.25 ln (upper base of the trapezoid), 0.75 ln (lower base of the trapezium), 0.5 ln (lateral side of the trapezium adjacent to the bases under the straight angle). The compartment is made of low-activated stainless steel, either zirconium or any other alloy, which has high mechanical strength and a small neutron capture section. The cavity of the compartment is filled with helium at a pressure of from 1 Pa to 100 kPa.

Верхняя и нижняя стенки секции выхода нейтронов разделены пространством высотой равной упомянутому выше зазору h. = 0,5ln. The upper and lower walls of the neutron exit section are separated by a height equal to the above-mentioned gap h. = 0.5 ln.

Секция умножения нейтронов окружена слоем отражателя 10, выполненного из графита или других материалов, обеспечивающих альбедо нейтронного потока не менее 0.7. Толщина слоя отражателя не превышает 50 см.  The neutron multiplication section is surrounded by a layer of a reflector 10 made of graphite or other materials providing at least a neutron flux albedo of 0.7. The thickness of the reflector layer does not exceed 50 cm.

Секция 9 вывода усиленного потока нейтронов размещена в центральной части отсека 8b вывода нейтронов из отсека 8a активной зоны между верхней кольцевой стенкой и нижней круговой стенкой отсека вывода нейтронов и выполнена в виде полого отсека 9a, ограниченного конической стенкой, являющейся поверхностью усеченного конуса, соосного секции размножения 8, и открытого с верхней стороны по окружности его большего основания с диаметром, равным диаметру dh отверстия верхней кольцевой стенки канала 8b выхода нейтронов. Полость отсека 9a секции 9 истечения нейтронов заполнена топливным раствором в виде делящегося изотопа или смеси делящихся изотопов в форме гомогенного раствора в замедлителе 9f. Основное назначение секции вывода усиленного потока нейтронов состоит в обеспечении максимально возможной утечки быстрых и полутепловых нейтронов.  Section 9 output enhanced neutron flux is located in the Central part of the compartment 8b neutron output from the compartment 8a of the active zone between the upper annular wall and the lower circular wall of the neutron output compartment and is made in the form of a hollow compartment 9a bounded by a conical wall, which is the surface of a truncated cone, coaxial breeding section 8, and open from the upper side around the circumference of its larger base with a diameter equal to the diameter dh of the opening of the upper annular wall of the neutron exit channel 8b. The cavity of compartment 9a of neutron outflow section 9 is filled with a fuel solution in the form of a fissile isotope or a mixture of fissile isotopes in the form of a homogeneous solution in moderator 9f. The main purpose of the enhanced neutron output section is to ensure the maximum possible leakage of fast and semi-thermal neutrons.

Геометрия секции 8 размножения нейтронов и секции 9 истечения нейтронов определены на основе средней длины ln пробега термализации быстрого нейтрона для выбранного вида топливного раствора.  The geometry of neutron multiplication section 8 and neutron outflow section 9 are determined based on the average ln path of thermalization of the fast neutron for the selected type of fuel solution.

Длина отрезков 8с1 и 8с2, соответствующих образующим конических стенок отсека 8a размножения нейтронов принимается равной длине ln пробега термализации нейтрона, длина L отсека 8a активной зоны секции размножения нейтронов по средней линии lp-lp, лежащей в плоскости экватора торовой поверхности боковой стенки Пт, больше ln, при этом угол α наклона образующей конической поверхности Пкон к средней линии lp-lp составляет 50-55°. Высота h отсека 8b выхода нейтронов из отсека активной зоны и секции 9 вывода нейтронов принимается равной 0,5ln. Размер отверстия в верхней стенке отсека 8b выхода нейтронов из отсека активной среды, равный диаметру окружности большего основания конической секции отсека 9a вывода усиленного потока нейтронов, принимается равным удвоенной величине средней длины пробега термализации нейтрона – 2ln, а ширина кольцевой поверхности верхней стенки отсека выхода нейтронов составляет 0,25ln. Угол наклона образующей конической стенки отсека 9a принят равным 45° и диаметр окружности меньшего основания конической стенки секции 9 вывода усиленного потока нейтронов будет равен ln для указанной выше высоте h отсека.  The lengths of the 8c1 and 8c2 segments corresponding to the generators of the conical walls of the neutron multiplication compartment 8a are taken equal to the length ln of neutron thermalization, the length L of the core 8a of the neutron multiplication section along the midline lp-lp lying in the equatorial plane of the torus surface of the side wall Fri is greater than ln , while the angle α of inclination of the generatrix of the conic surface of the Pcon to the midline lp-lp is 50-55 °. The height h of the neutron output compartment 8b from the core compartment and the neutron extraction section 9 is assumed to be 0.5 ln. The size of the hole in the upper wall of the neutron output compartment 8b from the active medium compartment, equal to the diameter of the larger base of the conical section of the output compartment 9a of the amplified neutron flux, is equal to twice the average neutron thermalization path length - 2ln, and the width of the annular surface of the upper wall of the neutron output compartment 0,25ln. The angle of inclination of the generatrix of the conical wall of the compartment 9a is assumed to be 45 ° and the diameter of the circumference of the smaller base of the conical wall of the output section 9 of the amplified neutron flux will be ln for the above compartment height h.

При таких геометрических параметрах в отсеке 8a активной зоны секции размножения нейтронов, в которой присутствуют три области размножения: область 8-1 сверхкритического размножения нейтронов, область 8-2 критического размножения нейтронов и область 8-3 подкритического размножения нейтронов и обеспечивается общая реактивность области размножения нейтронов менее 1. Приходящий в зону 9f нейтрон, любой энергии, способен вызвать только однократный акт деления и размножения, но не развитую цепную реакцию. Секция 9 истечения усиленного потока нейтронов при указанной геометрии конического отсека 9a обеспечивает максимальную утечку образовавшихся в ней быстрых нейтронов в пассивном режиме.  With such geometrical parameters in the compartment 8a of the active zone of the neutron multiplication section, in which there are three multiplication regions: the supercritical neutron multiplication region 8-1, the critical neutron multiplication region 8-2 and the neutron multiplication region 8-3, and the general reactivity of the neutron multiplication region is ensured less than 1. A neutron coming into zone 9f, of any energy, is capable of causing only a single act of fission and reproduction, but not a developed chain reaction. Section 9 of the outflow of the enhanced neutron flux at the specified geometry of the conical compartment 9a ensures maximum leakage of the fast neutrons formed in it in the passive mode.

Длина ln среднего пробега термализации быстрого нейтрона зависит от материала замедлителя, применяемого в соединении делящегося вещества с замедлителем. В качестве примера, ниже приведены возможные значения ln среднего пробега термализации и их оптимальные значения, которые могут приниматься при расчёте геометрии блока размножения нейтронов, для трёх видов материала замедлителя, используемых в топливных растворах.  The length ln of the mean path of thermalization of a fast neutron depends on the material of the moderator used in combining the fissile material with the moderator. As an example, below are the possible ln values of the average thermalization range and their optimal values, which can be taken into account when calculating the geometry of the neutron multiplication unit, for three types of moderator material used in fuel solutions.

Материал
замедлителя
Material
retarder
Интервал
среднего пробега
ln, см
Interval
average run
ln cm
Оптимальный
средний пробег
ln, см
Optimal
average mileage
ln cm
Вода (H2O)Water (H 2 O) 5-155-15 66 Тяжелая вода (D2O)Heavy water (D 2 O) 8-308-30 11eleven Графит Graphite 15-4015-40 19nineteen

Образованный таким образом блок размножения нейтронов представляет собой сверхкритический генератор геометрического типа, содержащий минимум одну зону сверхкритического размножения на тепловых нейтронах и содержащий общее количество делящегося материала менее критической массы.  The neutron multiplication unit formed in this way is a supercritical generator of the geometric type, containing at least one supercritical propagation zone on thermal neutrons and containing the total amount of fissile material less than the critical mass.

Блок размножения использует внешний источник нейтронов, поток которых поступает по каналу 7 подачи нейтронов от внешнего источника в отсек 8a активной зоны с топливным раствором в виде делящегося материала в замедлителе, запуская цикл умножения нейтронов.  The breeding unit uses an external source of neutrons, the flow of which enters through channel 7 of neutron supply from an external source to the core compartment 8a with the fuel solution in the form of fissile material in the moderator, triggering the neutron multiplication cycle.

В отсеке 8b выхода нейтронов между отсеком 8a активной среды и секцией 9 истечения нейтронов в нейтронную трубку 4 размещены вставки 17 прерывания нейтронного потока. Вставки 17 прерывания нейтронного потока могут быть выполнены в виде выдвижных отражателей, помещённых в герметичные цилиндры из слабоактивируемой стали или циркония. Выдвижные отражатели изготовлены из графита, бериллия или их соединений и смесей. Цилиндр может быть выполнен диаметром 1-5 см, глубина погружения/выдвижения равна толщине вставки прерывания нейтронного потока. Выдвижные отражатели осуществляют возврат части нейтронного потока в область размножения отсека активной среды для компенсирования потери реактивности по мере выгорания топлива. Количество цилиндров может быть от 6 до 30 штук, каждый снабжён независимым приводом перемещения. На фиг. 4b, в качестве примера, показаны вставки 17 прерывания нейронного потока из восьми выдвижных отражателей, расположенных по периметру зоны 8b. По мере потери реактивности в области 8а размножения нейтронов выдвижные отражатели выдвигаются из гнёзд и обеспечивают возврат части нейтронного потока, направленного к секции вывода усиленного потока нейтронов.  In the neutron output compartment 8b between the active medium compartment 8a and the neutron outflow section 9 into the neutron tube 4, the neutron flux interruption inserts 17 are placed. Inserts 17 interrupt neutron flux can be made in the form of retractable reflectors placed in sealed cylinders of weakly activated steel or zirconium. Retractable reflectors are made of graphite, beryllium or their compounds and mixtures. The cylinder can be made with a diameter of 1-5 cm, the depth of immersion / extension is equal to the thickness of the insert interrupt the neutron flux. Retractable reflectors return part of the neutron flux to the area of propagation of the active medium compartment to compensate for the loss of reactivity as the fuel burns out. The number of cylinders can be from 6 to 30 pieces, each equipped with an independent displacement drive. FIG. 4b shows, as an example, inserts 17 for interrupting a neural stream of eight retractable reflectors located along the perimeter of zone 8b. As the reactivity is lost in the neutron multiplication region 8a, the retractable reflectors move out of the sockets and ensure the return of part of the neutron flux directed to the output section of the amplified neutron flux.

Образующие при работе блока высокоэнергетические излучения вызывают радиолиз воды при их прохождении в водных растворах (соединений топливных изотопов), приводя к распаду воды на водород и кислород и появлению гремучего газа. Для предотвращения накопления гремучего газа отсек 8a секция размножения и отсек 9a секции вывода нейтронов оборудованы каталитическими блоками 12 и 14 конверсии гремучего газа, осуществляющей каталитическую конверсию гремучего газа обратно в воду на катализаторах группы платиновых металлов. Каталитический блок 12 установлен в зоне верхней кромки торовой поверхности боковой стенки отсека 8a активной среды секции 8 размножения, а каталитический блок 14 установлен на крышке отсека 9a. Каталитический блок 12 отсека активной среды может быть выполнен в виде кольца толщиной 1 см и высотой 3 см, а каталитический блок 14 может быть выполнен в виде кольца толщиной 1 см и высотой 3 см и диаметром 30-50 см. The high-energy radiations that form the unit during operation cause radiolysis of water as they pass through aqueous solutions (fuel isotope compounds), leading to the decomposition of water into hydrogen and oxygen and the appearance of explosive gas. To prevent accumulation of detonating gas, the breeding compartment 8a and the neutron ejection section, 9a, are equipped with catalytic conversion of detonating gas 12 and 14, which catalyses the conversion of detonating gas back to water on platinum-metal catalysts. The catalytic unit 12 is installed in the zone of the upper edge of the torus surface of the side wall of the compartment 8a of the active medium of the breeding section 8, and the catalytic unit 14 is installed on the cover of the compartment 9a. The catalytic unit 12 of the active medium compartment can be made in the form of a ring 1 cm thick and 3 cm high, and the catalytic unit 14 can be made in the form of a ring 1 cm thick and 3 cm high and 30-50 cm in diameter.

Каталитический блок заполнен активированным углём, покрытым платиной в концентрации 0,1% от массы угля. Кромка кольца каталитического блока 12, граничащая с кромкой торовой поверхности отсека 8a активной среды, и кромка кольца каталитического блока 14, граничащая с поверхностью истечения нейтронов отсека 9a выполнены перфорированными и пропускающими воду. Выделяющийся при работе установки гремучий газ диффундирует в зону каталитического блока, претерпевает там обратное превращение и в виде водяного конденсата возвращается обратно в топливный раствор в отсеке активной среды и топливный раствор в отсеке вывода усиленного потока нейтронов. Каталитический блок также дополнительно осуществляет сорбцию и удаление из зоны реакции отравляющих элементов группы радиоактивных благородных газов.  The catalytic unit is filled with activated carbon coated with platinum in a concentration of 0.1% by weight of coal. The edge of the ring of the catalytic unit 12, bordering the edge of the torus surface of the compartment 8a of the active medium, and the edge of the ring of the catalytic unit 14, bordering the surface of the outflow of neutrons of the compartment 9a, are perforated and permeable to water. The detonated gas released during the operation of the plant diffuses into the catalytic unit area, undergoes a reverse transformation there and returns as a water condensate back to the fuel solution in the active medium compartment and the fuel solution in the enhanced neutron output section. The catalytic unit also additionally carries out the sorption and removal from the reaction zone of the poisoning elements of a group of radioactive noble gases.

Для обеспечения автоматического необратимого глушения установки в случае нештатного перегрева блок размножения может быть оборудован системой аварийного сброса топлива.  To ensure automatic irreversible killing of the installation in case of abnormal overheating, the breeding unit can be equipped with an emergency fuel discharge system.

Система аварийного сброса топлива включает в себя трубку 15 аварийного сброса топлива, сообщающуюся с отсеком 8a активной среды размножения нейтронов, и ёмкость 16 аварийного слива топливного раствора. Трубка 15 аварийного сброса топлива может быть выполнена, например, из коррозионностойкой слабоактивируемой стали с внутренним диаметром 30-50 мм. Трубка 15 соединена с ёмкостью 16 аварийного слива топливного раствора, выполненного в виде герметичного сосуда, в котором находится сухая борная кислота или бура в количестве, достаточном для глубокой подкритичности топливного раствора при любых условиях и внешних воздействиях.  The emergency fuel discharge system includes an emergency fuel discharge tube 15 connected to the neutron multiplication section 8a of the active medium and a capacity 16 for the emergency discharge of the fuel solution. Tube 15 emergency dumping of fuel can be performed, for example, from corrosion-resistant weakly activated steel with an inner diameter of 30-50 mm. The tube 15 is connected to the capacity of 16 emergency drain fuel solution, made in the form of a sealed vessel, in which there is a dry boric acid or borax in an amount sufficient for deep subcriticality of the fuel solution under any conditions and external influences.

Усиленный поток быстрых нейтронов выводится из секции вывода усиленного потока нейтронов через нейтронную трубку 4, закрытую у выходного сечения анизотропным фильтром 5.  The amplified fast neutron flux is removed from the output section of the enhanced neutron flux through the neutron tube 4, which is closed at the output section by an anisotropic filter 5.

Нейтронная трубка 4 выполнена из слабоактивируемой стали или циркония; трубка вакуумирована, либо заполнена инертным газом, таким как гелий, неон или аргон, при давлении до 1 атмосферы. Принцип работы нейтронной трубки заключается в том, что попадающие в неё нейтроны не испытывают действия среды, так как трубка вакуумирована, и вследствие этого их свободный пробег определяется только их энергией.  The neutron tube 4 is made of weakly activated steel or zirconium; the tube is evacuated or filled with an inert gas, such as helium, neon or argon, at pressures up to 1 atmosphere. The principle of operation of the neutron tube is that the neutrons entering it do not experience the action of the medium, since the tube is evacuated, and as a result, their free path is determined only by their energy.

Анизотропный фильтр 5 предназначен для обеспечения односторонней проходимости нейтронов в направлении из устройства и должен отсекать возможный возвратный поток по нейтронной трубке. Анизотропный фильтр выполнен из слоя поглотителя тепловых нейтронов и слоя замедлителя.  Anisotropic filter 5 is designed to provide one-sided neutrons in the direction of the device and should cut off the possible return flow through the neutron tube. The anisotropic filter is made of a thermal neutron absorber layer and a moderator layer.

Материалы слоя замедлителя могут быть жидкими либо твёрдыми, а также растворами, дисперсными системами и композитными материалами такие как, например, вода, тяжёлая вода, парафин и родственные алканы с высокой температурой кипения, полиэтилен и родственные ему полимеры (полипропилен, полиизобутилен), суспензии полимеров в воде, растворы гидроксида лития, спиртов и полигликолей в воде, растворы полимеров в органических растворителях. Слой замедлителя имеет толщину, достаточную для замедления до тепловых скоростей (0,025-0,04 эВ) нейтронов с начальной энергией до 1 МэВ. В случае использования полиэтилена, либо родственных ему алканов, полиалканов, и их растворов и смесей необходимая толщина слоя составляет 90-100 мм. Предпочтительно использование литого полиэтилена, либо дисперсии полиэтилена в парафине с толщиной слоя 5-10 см.  The materials of the moderator layer can be liquid or solid, as well as solutions, disperse systems and composite materials such as, for example, water, heavy water, paraffin and related high-boiling alkanes, polyethylene and related polymers (polypropylene, polyisobutylene), suspensions of polymers in water, solutions of lithium hydroxide, alcohols and polyglycols in water, solutions of polymers in organic solvents. The moderator layer has a thickness sufficient to slow down to thermal velocities (0.025-0.04 eV) of neutrons with an initial energy up to 1 MeV. In the case of using polyethylene, or related alkanes, polyalkanes, and their solutions and mixtures, the required layer thickness is 90-100 mm. It is preferable to use cast polyethylene or dispersion of polyethylene in paraffin with a layer thickness of 5-10 cm.

Материалы слоя поглотителя (с большим сечением захвата тепловых нейтронов) могут быть жидкими или твёрдыми, а также композитами. такие как, например, элементарный бор, кадмий, редкоземельные элементы, а также их соединения, сплавы и композиты. Слой поглотителя имеет толщину, достаточную для поглощения потока 1014 нейтронов в секунду, т.е. суммарный поток по площади анизотропного фильтра. В случае использования металлического кадмия – это слой сплошного металла толщиной 20-25 мм, предпочтительнo, толщиной 10 мм. The materials of the absorber layer (with a large capture section of thermal neutrons) can be liquid or solid, as well as composites. such as, for example, elemental boron, cadmium, rare-earth elements, as well as their compounds, alloys and composites. The absorber layer has a thickness sufficient to absorb a flux of 10 14 neutrons per second, i.e. total flow area anisotropic filter. In the case of metallic cadmium is a layer of solid metal with a thickness of 20-25 mm, preferably, a thickness of 10 mm.

Анизотропный фильтр расположен на выходе быстрых нейтронов из нейтронной трубки 4, слой поглотителя которого обращен к секции вывода 9 усиленного потока нейтронов. Корпус анизотропного фильтра выполнен из слабоактивируемых конструкционных материалов: полимеров, слабоактивируемой стали и имеет прочность достаточную для предотвращения утечки компонентов слоёв замедлителя и поглотителя. Поток быстрых нейтронов (2-4 МэВ) из источника падает на слой поглотителя и проходит его, не теряя энергии и интегральной интенсивности потока. Далее он падает на слой замедлителя и проходит его, теряя энергию, но мало теряя общую интенсивность потока, покидая устройство. Поток возвратных нейтронов (отражённых, генерированных активацией материалов за слоем замедлителя) падает на слой замедлителя и проходит его, замедляясь до энергии 0,025-0,04 эВ. При этом дополнительно происходит его рассеивание, но общая интенсивность падает мало. Далее замедленные нейтроны полностью поглощаются слоем поглотителя.  The anisotropic filter is located at the exit of fast neutrons from the neutron tube 4, the absorber layer of which faces the output section 9 of the enhanced neutron flux. The anisotropic filter housing is made of poorly activated structural materials: polymers, weakly activated steel and has sufficient strength to prevent leakage of components of the moderator layers and the absorber. The flux of fast neutrons (2-4 MeV) from the source falls on the absorber layer and passes through it, without losing energy and the integral intensity of the flux. Then it falls on the layer of the moderator and passes it, losing energy, but little losing the overall intensity of the stream, leaving the device. The flux of return neutrons (reflected, generated by the activation of materials behind the layer of the moderator) falls on the layer of the moderator and passes it, slowing down to an energy of 0.025-0.04 eV. In addition, it dissipates in addition, but the overall intensity drops slightly. Then the slowed neutrons are completely absorbed by the absorber layer.

В слое замедлителя могут быть размещены каналы активного охлаждения, выполненными в виде энергонезависимых тепловых труб, с рабочим телом из ацетона, либо спирта. Слой поглотителя в виду его высокой теплопроводности при необходимости охлаждается за счёт отведения тепла за границы устройства теплопроводностью самого металла. In the layer of the moderator can be placed channels of active cooling, made in the form of non-volatile heat pipes, with a working fluid of acetone or alcohol. The absorber layer due to its high thermal conductivity, if necessary, is cooled due to the removal of heat beyond the device boundaries by the thermal conductivity of the metal itself.

Анизотропный фильтр нейтронов, обеспечивает ослабление потока только при падении с определённого направления. В случае облучения нейтронами с других направлений, отличных от направления экранирования, существенного ослабевания потока не происходит, хотя нейтроны частично рассеиваются и замедляются на материалах устройства.  An anisotropic filter of neutrons, ensures the attenuation of the flow only when falling from a certain direction. In the case of neutron irradiation from other directions other than the shielding direction, there is no significant attenuation of the flux, although the neutrons are partially scattered and slowed down on the materials of the device.

Блок размножения нейтронов и блок вывода усиленного потока нейтронов помещены в систему биологической защиты. Биологическая защита монтируется на месте эксплуатации установки, в том числе из местных материалов и не является самостоятельным модулем умножителя нейтронов.  The neutron multiplication unit and the enhanced neutron output unit are placed in the biological protection system. Biological protection is mounted on-site, including from local materials and is not an independent neutron multiplier module.

Биологическая защита выполнена из комплекса материалов, обладающих способностью поглощать ионизирующие излучения различных типов. Защита многослойная, первый слой выполнен из борированного полиэтилена, толщиной не менее 5 см (то 4 до 10 см) и содержанием элементарного бора (либо его соединений) не менее 4% (массовых) (диапазон 3-15%). Biological protection is made of a complex of materials that have the ability to absorb ionizing radiation of various types. The protection is multi-layered; the first layer is made of borated polyethylene, at least 5 cm thick (then 4 to 10 cm) and the content of elemental boron (or its compounds) is at least 4% (mass) (range 3-15%).

Назначение первого слоя – полное поглощение нейтронов, проходящих через слой отражателя. Второй слой выполнен из сверхтяжёлого бетона, плотностью не менее 3,5, а предпочтительнее 4,5-5,2; бетон готовится путём введения в состав цементного вяжущего дроблёной железной руды, чугунной дроби и иных плотных металлических или рудных материалов. Толщина слоя не менее 20 см, предпочтительно 40 см. Диапазон 20-100 см. Назначение второго слоя – поглощение (вторичного) рентгеновского излучения и гамма-излучения.   The purpose of the first layer is the complete absorption of neutrons passing through the layer of the reflector. The second layer is made of super heavy concrete, with a density of at least 3.5, and preferably 4.5-5.2; Concrete is prepared by introducing into the composition of cement binder crushed iron ore, cast iron shot and other dense metal or ore materials. The thickness of the layer is at least 20 cm, preferably 40 cm. The range is 20-100 cm. The purpose of the second layer is absorption of (secondary) X-rays and gamma rays.

Работа умножителя нейтронов Neutron multiplier operation

Через канал 7 подвода нейтронов, например в виде вводной трубки, в отсек 8a активной зоны вводится поток нейтронов от внешнего источника. Нейтроны могут быть тепловыми, промежуточными, либо быстрыми, а сам поток как постоянным, так и импульсным. Through the channel 7 for supplying neutrons, for example in the form of an introductory tube, the neutron flux from an external source is introduced into the core compartment 8a. Neutrons can be thermal, intermediate, or fast, and the flow itself can be both constant and pulsed.

В отсеке активной зоны секции размножения нейтроны термализуются и поглощаются атомами топлива, растворённого в замедлителе (воде, тяжёлой воде, их смесях и суспензиях с графитом). При этом генерируются нейтроны второго поколения и идёт общее умножение интегрального нейтронного потока с коэффициентом умножения 2-2,8. Нейтроны второго поколения излучаются изотропно и через несколько актов деления распространяются по всему объёму секции размножения нейтронов. In the core section of the breeding section, neutrons are thermalized and absorbed by the fuel atoms dissolved in the moderator (water, heavy water, their mixtures and suspensions with graphite). At the same time, second-generation neutrons are generated and there is a general multiplication of the integral neutron flux with a multiplication factor of 2-2.8. The second-generation neutrons are emitted isotropically and, through several fission events, spread throughout the entire neutron multiplication section.

Поскольку геометрические размеры отсека 8a активной зоны секции размножения и параметры отражателя 10 подобраны таким образом, то область умножения отсека 8a активной зоны без внешней подпитки нейтронами из источника подкритична за счёт излучения значительной части нейтронов в зону секции 9 вывода усиленного потока нейтронов.  Since the geometrical dimensions of the core 8a of the reproduction section core and the parameters of the reflector 10 are selected in this way, the multiplication area of the core 8a without external neutron feed from the source is subcritical due to the emission of a significant part of neutrons to the section 9 of the enhanced neutron output.

В отсеке 8a активной зоны умножения формируются область сверхкритического размножения, область критического размножения и область подкритического размножения. Общая реактивность системы менее 1. Область сверхкритического размножения имеет такое геометрическое расположение и размеры, что половина нейтронов, рождающихся в ней уходит в зону истечения и в итоге покидают установку. Оставшаяся часть нейтронов проходит через топливный раствор, термализуется и генерирует волну вторичных нейтронов в области подкритического размножения. Нейтроны, родившееся в области подкритического размножения, излучаются в область сверхкритического размножения, где термализуются, вызывают деление топлива и замыкают цикл работы умножителя, и в отражатель. Отражённые нейтроны термализуются преимущественно в области критического размножения, откуда в свою очередь излучаются в область истечения и в отражатель. Нейтроны, родившееся в области критического размножения, преимущественно не вызывают деления материала в области сверхкритического размножения, так как покидают её до достижения термализации. In compartment 8a of the multiplication active zone, a supercritical reproduction area, a critical reproduction area, and a subcritical reproduction area are formed. The overall reactivity of the system is less than 1. The region of supercritical reproduction has such a geometrical arrangement and size that half of the neutrons produced in it go into the outflow zone and eventually leave the installation. The remaining part of neutrons passes through the fuel solution, is thermalized and generates a wave of secondary neutrons in the subcritical reproduction area. Neutrons, born in the subcritical reproduction area, are emitted into the supercritical reproduction area, where they thermalize, cause fuel division and close the multiplier operation cycle, and into the reflector. Reflected neutrons are thermalized predominantly in the region of critical reproduction, from which, in turn, are emitted into the region of outflow and into the reflector. Neutrons born in the field of critical reproduction, mostly do not cause fission of the material in the field of supercritical reproduction, since they leave it before reaching thermalization.

Нейтроны, попавшие в отсек выхода усиленного потока нейтронов вне зависимости от их начальной энергии, термализуются и вызывают акт деления топлива в зоне испускания. Нейтроны, родившиеся в зоне отсека выхода усиленного потока нейтронов покидают установку через нейтронную трубку 4, закрытую анизотропным фильтром 5. Neutrons trapped in the output compartment of an amplified neutron flux, regardless of their initial energy, are thermalized and cause the fission of the fuel in the emission zone. Neutrons born in the exit section of the enhanced neutron flux leave the installation through a neutron tube 4, closed by an anisotropic filter 5.

Геометрия отсека 9a вывода усиленного потока нейтронов и наличие вставок 17 прерывания нейтронного потока в отсеке выхода нейтронов обеспечивают поток нейтронов в активную зону отсека размножения нейронов меньший, чем поступает из неё в зону отсека выхода усиленного потока нейтронов. Это обусловливает общую подкритичность системы, так как в связи с увеличенной утечкой нейтронов реактивность системы снижается и становится менее 1. Системы с такой реактивностью являются подкритическими и неспособными к самопроизвольной цепной реакции. The geometry of the compartment 9a of the output of the enhanced neutron flux and the presence of inserts 17 of interrupting the neutron flux in the neutron exit compartment provide a neutron flux into the active zone of the neuron multiplication compartment smaller than it enters the exit compartment of the enhanced neutron flux. This causes the overall subcriticality of the system, since due to the increased neutron leakage, the reactivity of the system decreases and becomes less than 1. Systems with such reactivity are subcritical and incapable of spontaneous chain reaction.

Во вставках 17 могут быть установлены дополнительные выдвижные отражатели, увеличивающие возврат нейтронов в активную зону отсека 8a размножения и тем самым регулирующие степень её подкритичности по мере выгорания топлива.  In the inserts 17, additional retractable reflectors can be installed, which increase the neutron return to the active zone of the breeding compartment 8a and thereby regulate the degree of its subcriticality as the fuel burns out.

Трубы 11 и 13 системы охлаждения, блоки 12 и 14 конверсии гремучего газа также система аварийного сброса топлива 15-16, когда они установлены поддерживают постоянство состава и температуру топливного раствора в активных зонах умножения и истечения усиленного потока нейтронов. Система аварийного сброса топлива обеспечивает автоматическое необратимое глушение умножителя нейтронов в случае нештатного перегрева, который по каким-либо причинам возник в нем.  Pipes 11 and 13 of the cooling system, blocks 12 and 14 of conversion of detonating gas are also an emergency discharge system of fuel 15-16, when they are installed, maintain the constancy of the composition and temperature of the fuel solution in the active zones of multiplication and outflow of the enhanced neutron flux. The emergency fuel discharge system provides automatic irreversible killing of the neutron multiplier in the event of abnormal overheating, which for some reason has arisen in it.

В рамках описанного выше варианта исполнения умножителя нейтронов работа установки начинается с инжекции нейтронов через канал 7 подвода нейтронов от внешнего источника которая проходит в активную зону отсека 8a секции размножения и вызывает акт деления делящегося материала, например 235U, 239Pu и их смесей с концентрацией по элементу в диапазоне 1-100 г/л, предпочтительный диапазон 1-10 г/л; оптимальный диапазон составляет 3-5 г/л. После этого, вторичные нейтроны изотропно рассеиваются по объёму активной зоны отсека 8a, вызывая вторичный акт деления преимущественно в области подкритического размножения. Количество третичных нейтронов растёт в сравнении со вторичными, однако общая плотность потока падает. Третичные нейтроны из области подкритического размножения примерно на 55% уходят в сторону отражателя (и отражаются обратно с потерей 30% интенсивности) и примерно на 40% излучаются в сторону области сверхкритического размножения. Основная мощность воспроизведения и усиления нейтронного потока происходит в циркуляции нейтронов между областями сверхкритического размножения и подкритического размножения. Место расположения канала 7 подвода нейтронов от внешнего источника не важно, так как в любом случае введенный пучок придёт замедленным в центр активной зоны.In the framework of the above-described version of the neutron multiplier, the installation begins with the injection of neutrons through a channel 7 for supplying neutrons from an external source that passes into the active zone of the reproduction section 8a compartment and causes the fissionable material to be fissioned, for example 235 U, 239 Pu and their mixtures with concentration an element in the range of 1-100 g / l, a preferred range of 1-10 g / l; The optimum range is 3-5 g / l. After that, secondary neutrons are isotropically scattered across the volume of the core of compartment 8a, causing a secondary fission event mainly in the subcritical reproduction area. The number of tertiary neutrons increases in comparison with the secondary ones, however, the total flux density falls. Approximately 55% of tertiary neutrons from the subcritical reproduction area go towards the reflector (and are reflected back with a loss of 30% of intensity) and are emitted approximately 40% towards the supercritical reproduction area. The main power of reproducing and amplifying the neutron flux occurs in the circulation of neutrons between the regions of supercritical reproduction and subcritical reproduction. The location of the channel 7 for supplying neutrons from an external source is not important, since in any case, the introduced beam will come slow in the center of the active zone.

Нейтроны из области сверхкритического размножения (третичные) вызывают акт деления делящегося материала и 4-е поколение нейтронов на 50% уходит в отсек 9 вывода усиленного потока нейтронов, где генерирует 5-е поколение нейтронов, покидающее умножитель нейронов через систему нейтронной трубки 4 и анизотропного фильтра 5. Neutrons from the supercritical reproduction area (tertiary) cause the fissionable material fission event and the 4th generation of neutrons goes 50% into the compartment 9 of the output of the enhanced neutron flux, where it generates the 5th generation of neutrons leaving the neuron multiplier through the system of the neutron tube 4 and an anisotropic filter five.

Для повышения интенсивности усиленного потока нейтронов умножитель нейтронов может быть снабжен топливной вставкой. Топливная вставка может быть установлена в отсеке вывода усиленного потока нейтронов или на выходе отсека вывода усиленного потока нейтронов, или в их сочетании.  To increase the intensity of the enhanced neutron flux, the neutron multiplier can be equipped with a fuel insert. The fuel insert can be installed in the output compartment of the amplified neutron flux, or at the output of the output compartment of the amplified neutron flux, or in their combination.

На фиг. 5 показано сечение умножителя нейтронов, в котором топливная вставка 18 установлена в отсеке 9a вывода усиленного потока нейтронов. Топливная вставка 18 установлена вертикально по оси отсека 9a и изготовлена из металла или сплава, содержащего высокообогащённый делящийся элемент в количествах, сопоставимых с количеством элементов в топливном растворе зоны истечения усиленного потока нейтронов.  FIG. 5 shows a cross section of a neutron multiplier in which the fuel insert 18 is installed in the output compartment 9a of the amplified neutron flux. The fuel insert 18 is installed vertically along the axis of the compartment 9a and is made of a metal or alloy containing a highly enriched fissile element in amounts comparable to the number of elements in the fuel solution of the outflow zone of the enhanced neutron flux.

В качестве материала топливной вставки 18 для данного варианта осуществления может быть использован металлический плутоний, либо компактные его соединения в форме: оксидов, карбидов, сплавов с иными металлами. Размеры топливной вставки, выполненной в виде цилиндра: диаметр 1-2 см, высота – 0,5 от средней длины ln пробега термализации и в зависимости от среды раствора топлива может выбираться из диапазонов 2-4 см, когда материалом среды раствора является лёгкая вода (Н2О), 3-8 см, когда материалом среды раствора – тяжёлая вода (D2О), и 8-11 см, когда материал среды раствора – графит; Предпочтительно в пределах каждого диапазона оптимальная высота соответственно упомянутым материалам среды раствора равна 3 см, 5,5 см, 9,5 см. As the material of the fuel insert 18 for this embodiment, metallic plutonium can be used, or its compact compounds in the form of: oxides, carbides, alloys with other metals. The dimensions of the fuel insert, made in the form of a cylinder: diameter 1-2 cm, height - 0.5 from the average length ln run of thermalization and depending on the environment of the fuel solution can be selected from the ranges of 2-4 cm, when the material of the solution medium is light water ( H 2 O), 3-8 cm, when the material of the solution medium is heavy water (D 2 O), and 8-11 cm, when the material of the solution medium is graphite; Preferably, within each range, the optimum height, respectively, of the aforementioned materials of the solution medium is 3 cm, 5.5 cm, 9.5 cm.

При такой геометрии и структуре умножителя нейтронов 4-е поколение нейтронов, по сравнению с вышеприведенным вариантом осуществления на 50% уходит в зону секции 9 выпуска усиленного потока нейтронов, где генерирует 5-е поколение нейтронов, в среде топливного раствора и топливной (металлической) вставке 18, покидающее умножитель нейтронов через систему нейтронной трубки 4 и анизотропного фильтра 5. With this geometry and structure of the neutron multiplier, the 4th generation of neutrons, as compared with the above-mentioned embodiment, goes 50% into the zone of section 9 of the release of an enhanced neutron flux, where it generates the 5th generation of neutrons, in the environment of the fuel solution and the fuel (metal) insert 18 leaving the neutron multiplier through the system of the neutron tube 4 and the anisotropic filter 5.

В таком варианте осуществления выход нейтронов увеличивается на 5-20%, а время работы установки – на 1-3 месяца.  In such an embodiment, the neutron yield is increased by 5-20%, and the unit operation time by 1-3 months.

На фиг. 6 показано сечение умножителя нейтронов, в котором топливная вставка 19 установлена на выходе отсека 9a вывода усиленного потока нейтронов. В таком варианте осуществления топливная вставка 19 располагается параллельно и соосно выходному отверстию отсека вывода усиленного потока нейтронов и выполнена из металлического плутония, либо компактных его соединений: оксидов, карбидов, сплавов с иными металлами.  FIG. 6 shows a cross section of a neutron multiplier in which the fuel insert 19 is installed at the output of the output compartment 9a of the amplified neutron flux. In this embodiment, the fuel insert 19 is parallel and coaxial to the outlet of the output compartment of the enhanced neutron flux and is made of metallic plutonium or its compact compounds: oxides, carbides, alloys with other metals.

Топливная вставка 19 выполнена в виде диска с диаметром, равным средней длине пробега ln пробега термализации нейтрона и в зависимости от среды раствора топлива может выбираться из диапазонов 5-7 см при использовании в качестве материала среды раствора лёгкой воды (Н2О), 9-13 см при использовании в качестве материала среды раствора тяжёлой вода (D2О), и 17-21 см при использовании в качестве материала среды раствора графита. Предпочтительно в пределах каждого диапазона упомянутых материалов среды раствора оптимальный диаметр составляет соответственно 6 см, 5-11 см и 19 см. Толщина диска может быть принята в диапазоне 1-20 мм, предпочтительно 2-3мм. Расстояние от топливной вставки до поверхности топливного раствора зоны утечки составляет от 0.5 от средней длины ln пробега термализации нейтронов в среде раствора топлива, и в зависимости от материала замедлителя может выбираться из диапазонов 2-4 см, когда материал среды раствора – лёгкая вода (Н2О), 3-6 см, когда материал среды раствора – тяжёлая вода (D2О), и 7-11, когда материал среды раствора – графит; предпочтительно в пределах каждого диапазона упомянутых материалом среды раствора оптимальное расстояние составляет соответственно 3 см, 5,5 см и 9,5 см. The fuel insert 19 is made in the form of a disk with a diameter equal to the average path length ln of the neutron thermalization path and depending on the medium, the fuel solution can be selected from the ranges of 5-7 cm when using the medium of light water solution (H 2 O) as a material, 9- 13 cm when using a solution of heavy water (D 2 O) as a medium, and 17-21 cm when using graphite solution as a medium. Preferably, within each range of the mentioned materials of the solution medium, the optimum diameter is 6 cm, 5-11 cm and 19 cm, respectively. The thickness of the disk can be taken in the range of 1-20 mm, preferably 2-3 mm. The distance from the fuel insert to the surface of the fuel solution of the leak zone ranges from 0.5 to the average length ln of the neutron thermalization path in the fuel solution medium, and depending on the moderator material it can be selected from 2-4 cm ranges when the material of the solution medium is light water (H 2 O), 3-6 cm, when the material of the medium of the solution is heavy water (D 2 O), and 7-11, when the material of the medium of the solution is graphite; preferably within each range of the solution material mentioned by the medium, the optimum distance is 3 cm, 5.5 cm and 9.5 cm, respectively.

В этом варианте осуществления по сравнению с предыдущим вариантом исполнения нейтроны из области сверхкритического размножения (третичные) вызывают акт деления делящегося материала и 4-е поколение нейтронов на 50% уходит в зону истечения 9, где генерирует 5-е поколение нейтронов, в среде топливного раствора и 6-е поколение нейтронов на топливной (металлической) вставке 19, покидающее установку через систему нейтронной трубки 4 и анизотропного фильтра 5. In this embodiment, compared with the previous version, the neutrons from the supercritical reproduction area (tertiary) cause the fissionable material fission event and the 4th generation of neutrons goes 50% into the outflow zone 9, where it generates the 5th generation of neutrons, in the environment of the fuel solution and the 6th generation of neutrons on the fuel (metal) insert 19, leaving the installation through the system of the neutron tube 4 and an anisotropic filter 5.

В таком варианте осуществления выход нейтронов увеличивается на 20-40% при относительно малом увеличении времени работы умножителя нейтронов.  In this embodiment, the neutron yield is increased by 20-40% with a relatively small increase in the operating time of the neutron multiplier.

Описанный выше умножитель нейтронов и его отдельные варианты исполнения не ограничивают настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники могут быть понятны возможные модификации, изменения и усовершенствования, не выходящие рамки объема правовой охраны настоящего изобретения в соответствии с формулой изобретения.  The neutron multiplier described above and its individual versions do not limit the present invention. For specialists in this field of technology can be understood possible modifications, changes and improvements that do not go beyond the scope of the legal protection of the present invention in accordance with the claims.

Claims (27)

1. Умножитель нейтронов, содержащий помещенные в систему биологической защиты блок размножения нейтронов с каналом подачи нейтронов от внешнего источника к активной зоне блока размножения нейтронов и блок вывода усиленного потока нейтронов, в котором1. A neutron multiplier containing a neutron multiplication unit placed in a biological protection system with a neutron feed channel from an external source to the core of a neutron multiplication unit and an enhanced neutron output unit, in which блок размножения быстрых нейтронов включает в себя помещенные в герметизированный контейнер секцию размножения нейтронов и секцию вывода нейтронов, сообщающуюся с блоком вывода нейронов, причём the fast neutron multiplication unit includes neutron multiplication section placed in a sealed container and the neutron output section communicating with the neuron output unit, and секция размножения нейтронов, окруженная слоем отражателя, выполнена в виде полого тела вращения, образованного the neutron multiplication section, surrounded by a layer of reflector, is made in the form of a hollow body of revolution, formed боковой стенкой, являющейся частью поверхности тора, side wall, which is part of the surface of the torus, коническими верхней и нижней стенками, примыкающими к верхней и нижней кромкам боковой стенки, являющимися поверхностями усеченных конусов, с равными образующими, малые основания которых обращены навстречу друг другу, и conical upper and lower walls adjacent to the upper and lower edges of the side wall, which are the surfaces of truncated cones, with equal generators, whose small bases are facing towards each other, and нижней круговой стенкой, примыкающей к верхней кромке нижней конической стенки, и кольцевой стенкой, примыкающей к нижней кромке верхней конической стенки, располагающихся друг относительно друга с пространственным зазором, причём the lower circular wall adjacent to the upper edge of the lower conical wall, and the annular wall adjacent to the lower edge of the upper conical wall, located relative to each other with a spatial gap, and часть секции размножения нейтронов, ограниченная боковой стенкой и коническими верхней и нижней стенками, является отсеком активной зоны, а часть этой секции, ограниченная упомянутыми кольцевой и круговой стенками, является отсеком выхода нейтронов из отсека активной зоны, The part of the neutron multiplication section, bounded by the side wall and the conical upper and lower walls, is the compartment of the active zone, and the part of this section, bounded by the annular and circular walls, is the neutron exit compartment from the core compartment, секция вывода нейтронов размещена в упомянутом отсеке выхода нейтронов соосно секции размножения нейтронов между упомянутыми нижней круговой стенкой и верхней кольцевой стенкой отсека выхода нейтронов, ограниченная конической стенкой, являющейся поверхностью усеченного конуса, окружностью большего основания которого является окружность отверстия верхней кольцевой стенки отсека выхода нейтронов, The neutron output section is located in said neutron exit compartment coaxially with the neutron multiplication section between said lower circular wall and the upper annular wall of the neutron exit compartment bounded by a conical wall, which is the surface of a truncated cone whose circumference of the larger base is the circumference of the opening of the upper annular wall of the neutron exit compartment, при этом геометрические параметры упомянутых секций определены на основе средней длины ln пробега термализации нейтрона в соответствующем топливном растворе активной зоны так, что the geometrical parameters of the mentioned sections are determined on the basis of the average length ln of the thermalization of the neutron in the corresponding fuel solution of the core so that длина образующей упомянутых конических стенок с углом наклона 50-55° равна ln,the length of the generatrix of the mentioned conic walls with a slope of 50-55 ° is equal to ln, длина отсека активной среды по средней линии секции, лежащей в плоскости экватора торовой поверхности боковой стенки, больше ln,the length of the active medium compartment along the centerline of the section lying in the equatorial plane of the torus surface of the side wall is greater than ln, диаметр упомянутой нижней круговой стенки равен 2,5ln,the diameter of the said lower circular wall is 2.5 ln, диаметр окружности отверстия верхней кольцевой стенки равен 2,0ln,the diameter of the hole of the upper annular wall is equal to 2.0 ln, высота пространственного зазора между нижней круговой и верхней кольцевой стенками составляет 0,5ln, а угол наклона образующей конической стенки отсека вывода нейтронов составляет 45°,the height of the spatial gap between the lower circular and upper annular walls is 0.5 ln, and the angle of inclination of the generatrix of the conical wall of the neutron hatching compartment is 45 °, блок вывода усиленного потока нейтронов включает в себя нейтронную трубку, сообщающуюся с отверстием отсека вывода нейтронов секции размножения нейтронов, и анизотропный фильтр, закрывающий нейтронную трубку у её выходного сечения.The enhanced neutron output unit includes a neutron tube connected to the neutron output compartment hole of the neutron multiplication section, and an anisotropic filter that closes the neutron tube at its output section. 2. Умножитель по п. 1, в котором анизотропный фильтр выполнен двухслойным, слоя поглотителя и слоя замедлителя тепловых нейтронов, причём слой поглотителя выполнен толщиной 20-25 мм из материала, выбираемого из группы, включающей в себя элементарный бор, кадмий, редкоземельные элементы, а также их соединения, сплавы и композиты, а 2. The multiplier according to claim 1, wherein the anisotropic filter is double-layer, the absorber layer and the thermal neutron moderator layer, the absorber layer being made 20-25 mm thick from a material selected from the group including elemental boron, cadmium, rare-earth elements, as well as their compounds, alloys and composites, and слой замедлителя выполнен толщиной 90-100 мм из материала, выбираемого из группы, включающей в себя воду, тяжёлую вода, парафин и родственные алканы с высокой температурой кипения, полиэтилен и родственные ему полимеры, суспензии полимеров в воде, растворы гидроксида лития, спиртов и полигликолей в воде, растворы полимеров в органических растворителях.the retarder layer is made of 90-100 mm thick from a material selected from the group that includes water, heavy water, paraffin and related high-boiling alkanes, polyethylene and related polymers, suspensions of polymers in water, solutions of lithium hydroxide, alcohols and polyglycols in water, solutions of polymers in organic solvents. 3. Умножитель по п. 1, дополнительно содержащий вставки прерывания нейтронного потока в виде выдвижных отражателей в герметичных цилиндрах, установленных в отсеке выхода нейтронов между отсеком активной зоны и секцией вывода усиленного потока нейтронов в нейтронную трубку. 3. The multiplier according to claim 1, further comprising neutron flux interruption inserts in the form of retractable reflectors in sealed cylinders installed in the neutron output compartment between the core compartment and the output section of the amplified neutron flux into the neutron tube. 4. Умножитель по п. 3, в котором выдвижные отражатели изготовлены из материала, выбираемого из графита, бериллия или их соединений и смесей. 4. The multiplier according to claim 3, in which the retractable reflectors are made of a material selected from graphite, beryllium or their compounds and mixtures. 5. Умножитель по п. 1, в котором размножающей средой активной зоны является топливный раствор в виде делящегося изотопа или смеси делящихся изотопов в форме гомогенного раствора в замедлителе, причём делящийся изотоп выбран из группы, включающей в себя 239Pu и 235U, при этом общее количество делящегося изотопа менее критического. 5. The multiplier according to claim 1, in which the propagating medium of the active zone is a fuel solution in the form of a fissile isotope or a mixture of fissile isotopes in the form of a homogeneous solution in the moderator, with the fissile isotope selected from the group including 239 Pu and 235 U, total number of fissioning isotope less critical. 6. Умножитель по п. 5, в котором концентрация по элементу делящегося изотопа составляет 1-100 г/л. 6. The multiplier according to claim 5, in which the concentration on the element of the fissile isotope is 1-100 g / l. 7. Умножитель по п. 5, в котором замедлителем является вода или тяжёлая вода, или графит. 7. The multiplier according to claim 5, in which the moderator is water or heavy water, or graphite. 8. Умножитель по п. 1, в котором секция размножения нейтронов и секция вывода нейтронов каждая снабжена системой охлаждения и блоком конверсии гремучего газа. 8. The multiplier according to claim 1, in which the neutron multiplication section and the neutron output section are each provided with a cooling system and a detonating gas conversion unit. 9. Умножитель по п. 1, содержащий дополнительно топливную вставку, размещенную вертикально в отсеке вывода усиленного потока нейтронов и соосно с ним, причём высота топливной вставки составляет 0,5 средней длины ln пробега термализации нейтрона в среде раствора топлива. 9. The multiplier according to claim 1, additionally containing a fuel insert placed vertically in the output compartment of the enhanced neutron flux and coaxially with it, and the height of the fuel insert is 0.5 of the average length ln of the neutron thermalization path in the fuel solution medium. 10. Умножитель по п. 9, в котором высота топливной вставки в отсеке вывода усиленного потока нейтронов выбирается в зависимости от материала среды раствора топлива из диапазона 2-4 см при использовании лёгкой воды (Н2О), 3-8 см при использовании тяжёлой воды (D2О), 8-11 см при использовании графита. 10. The multiplier according to claim 9, in which the height of the fuel insert in the output compartment of the enhanced neutron flux is chosen depending on the material of the fuel solution medium from the range of 2-4 cm when using light water (H 2 O), 3-8 cm when using heavy water (D 2 O), 8-11 cm when using graphite. 11. Умножитель по п. 1, содержащий дополнительно топливную вставку, размещенную на выходе отсека вывода усиленного потока нейтронов параллельно ему и выполнена в виде диска диаметром, равным средней длине пробега ln пробега термализации нейтрона и толщиной 1-20 мм, расположен на расстоянии 0,5 от средней длины ln пробега термализации нейтронов в среде раствора топлива. 11. The multiplier according to claim 1, additionally containing a fuel insert placed at the output of the output compartment of the amplified neutron flux parallel to it and made in the form of a disk with a diameter equal to the mean path length ln of the neutron thermalization and 1-20 mm thick, is located at a distance of 0, 5 from the average length ln of the path of neutron thermalization in the medium of the fuel solution. 12. Умножитель по п. 11, в котором диаметр топливной вставки на выходе отсека вывода усиленного потока нейтронов выбирается в зависимости от материала среды топливного раствора из диапазона 5-7 см при использовании лёгкой воды (Н2О), 9-13 см при использовании тяжёлой воды (D2О), 17-21 см при использовании графита.12. The multiplier according to claim 11, in which the diameter of the fuel insert at the output of the output compartment of the enhanced neutron flux is selected depending on the material of the fuel solution medium from the range of 5-7 cm when using light water (H 2 O), 9-13 cm when using heavy water (D 2 O), 17-21 cm using graphite.
RU2018122238A 2018-06-19 2018-06-19 Neutron multiplier RU2689399C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122238A RU2689399C1 (en) 2018-06-19 2018-06-19 Neutron multiplier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122238A RU2689399C1 (en) 2018-06-19 2018-06-19 Neutron multiplier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689399C1 true RU2689399C1 (en) 2019-05-28

Family

ID=67037133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122238A RU2689399C1 (en) 2018-06-19 2018-06-19 Neutron multiplier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689399C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796768C2 (en) * 2022-11-16 2023-05-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) Biological protection to the neutron generator for remote therapy with 14 mev neutrons

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2178209C2 (en) * 1993-10-29 2002-01-10 Карло РУББИА Method for energy generation from nuclear fuel, power amplifier implementing this method, and energy generating plant
RU2261485C2 (en) * 2003-06-26 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина" (ФГУП РФЯЦ - ВНИИТФ) Subcritical multistage neutron multiplier
US20110070160A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Ronald Nutt Dose Synthesis Mosule for Biomaker Generator System
CN105976878A (en) * 2016-07-05 2016-09-28 上海核工程研究设计院 Integrated nuclear energy equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2178209C2 (en) * 1993-10-29 2002-01-10 Карло РУББИА Method for energy generation from nuclear fuel, power amplifier implementing this method, and energy generating plant
RU2261485C2 (en) * 2003-06-26 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина" (ФГУП РФЯЦ - ВНИИТФ) Subcritical multistage neutron multiplier
US20110070160A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Ronald Nutt Dose Synthesis Mosule for Biomaker Generator System
CN105976878A (en) * 2016-07-05 2016-09-28 上海核工程研究设计院 Integrated nuclear energy equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796768C2 (en) * 2022-11-16 2023-05-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) Biological protection to the neutron generator for remote therapy with 14 mev neutrons

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2178209C2 (en) Method for energy generation from nuclear fuel, power amplifier implementing this method, and energy generating plant
RU2483371C2 (en) Nuclear fission initiator
JP4993835B2 (en) Fracturing device for neutron generation
CN101364450B (en) Method implementing nuclear fusion reaction based on sound cavitation effect
Carpenter et al. 2. Neutron sources
KR102652443B1 (en) Proliferation Blanket
RU2645718C2 (en) Method of developing radioactive isotopes in nuclear reactor on quick neutrons
Chrysanthopoulou et al. Compilation of existing neutron screen technology
RU2689399C1 (en) Neutron multiplier
Monsler et al. Electric power from laser fusion: the HYLIFE concept
US2820753A (en) Nuclear reactor
US3976888A (en) Fission fragment driven neutron source
US20090316850A1 (en) Generating short-term criticality in a sub-critical reactor
Kulcinski et al. Nuclear power without radioactive waste–the promise of lunar helium-3
RU2088981C1 (en) Fast reactor using liquid-metal coolant
RU2804452C1 (en) Blanket breeder
RU2212072C2 (en) Method and device for transmutation of radioactive wastes
US11488728B2 (en) Confinement walls for inertial confinement fusion chambers
RU85257U1 (en) RESEARCH REACTOR NEUTRON CONVERTER
US3088890A (en) Method of fabricating a graphitemoderated reactor
Beranek et al. Neutron moderation in inertial confinement fusion pellets and effects on damage and radioactive inventory
HASSAN et al. OPTIMIZATION THE THERMAL MODERATOR FOR PULSED RESEARCH REACTOR NEPTUNE BY SERPENT CODE
Demtröder Applications of Nuclear-and High Energy Physics
RU2542740C1 (en) Nuclear reactor for combustion of transuranic chemical elements
Stuart Nuclear Power Generation: Modern Power Station Practice