Ученые НГТУ имени Р.Е. Алексеева получили патент на устройство для реакторов атомных ледоколов.

      Новое изобретение ученых Нижегородского государственного технического университета - «Дистанционирующая и перемешивающая решётка тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора» - представляет собой конструктивный элемент, который обеспечивает безопасную и стабильную работу активной зоны ядерного реактора. Это техническое решение разработали девять специалистов НГТУ: Сергей Дмитриев, Татьяна Демкина, Александр Добров, Денис Доронков, Даниил Курицин, Данил Николаев, Антон Рязанов, Алексей Пронин и Дмитрий Солнцев.

      Внутри реактора находятся тепловыделяющие сборки – это пучки длинных стержней (тепловыделяющих элементов, или твэлов), где происходит ядерная реакция, сопровождающаяся выделением тепла. Теплоноситель циркулирует между этими стержнями, отводя тепло для дальнейшего производства электроэнергии. Для того чтобы стержни сохраняли строго фиксированное положение и не касались друг друга, а теплоноситель равномерно омывал их поверхности, применяются специальные решётки - дистанционирующие и перемешивающие. Именно такая усовершенствованная решётка и защищена патентом. На разработку нового элемента у специалистов ушло более года.

      «Если решётки нет или она в ненадлежащем состоянии, стержни начинают вибрировать, тереться друг о друга и в конечном счете повреждаться. В некоторых местах жидкость может застаиваться и перегреваться, что может привести к аварии: расплавлению стержней и выбросу радиоактивности. В таком случае реактор придется срочно останавливать», - отметил один из авторов, кандидат технических наук Денис Доронков.

      Авторы данного патента выделяют несколько основных результатов, достигнутых в новой конструкции:

      - повышенная безопасность (направленные поперечные течения теплоносителя уравновешивают температурное поле в поперечном сечении сборки и предотвращают появление местных зон перегрева, что увеличивает теплотехническую надежность активной зоны);

      - геометрическая стабильность (жесткая фиксация тепловыделяющих элементов с помощью пружинных элементов и уголков жесткости обеспечивает устойчивое положение всего пучка стержней, исключая нежелательные вибрации и фреттинг-коррозию);

      - упрощение производства и сборки (использование пластин одинаковой ширины и толщины, а также симметричная схема расположения дефлекторов значительно сокращают количество уникальных деталей и упрощают технологический процесс сборки решётки по сравнению с существующими аналогами).

      В отличие от предшественника (евразийский патент EA 041297), в котором применялись пластины разной ширины и несимметричная схема расположения дефлекторов, новая конструкция основывается на пластинах единой конфигурации. Это позволило уменьшить количество типоразмеров деталей и исключить размещение дефлекторов в непосредственной близости от поверхности тепловыделяющих элементов, что ранее создавало риск повреждения их оболочки при вибрациях. Кроме того, старые решётки были значительно сложнее в сборке.

      Работоспособность новой решётки была проверена с помощью компьютерного моделирования с использованием CFD-программы «ЛОГОС». Проведение экспериментальных исследований станет следующим этапом.

      «С точки зрения экономики, принимая во внимание количество уникальных деталей, можно с уверенностью утверждать, что удешевление производства новой решётки может составить более десяти процентов», - подчеркнул Денис Доронков.

      В настоящее время проведен комплекс лабораторных испытаний, и созданы первые прототипы решёток из пластика и металла. Новая решётка планируется к использованию в активной зоне реакторов типа «РИТМ», которые работают на новейших атомных ледоколах. Кроме того, изобретение может быть применено на атомных станциях малой мощности и плавучих атомных энергоблоках. После доработки конструкции решётка сможет быть использована в составе мощных ядерных реакторов (ВВЭР).

      Изобретение относится к области ядерной техники и классифицировано по Международной патентной классификации: G21C 3/322, G21C 3/352, G21C 3/356. Патент № 053629 был выдан