Островок стабильности

Название: Жидкосолевой реактор с закрытым корпусом.

Авторы: Гарри Брегман, Грегори Кушнир.

Патентообладатель: BK Clean Energy (США).

Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.

Авторы предложили поместить закрытый контейнер, содержащий расплав солей, в бетонный бассейн с охладителем. Цепная реакция деления начнется после достижения активной зоной нужной температуры.

Для плавления соли внутри закрытого корпуса располагаются встроенные нагревательные элементы. Реактивностью расплава можно управлять, вращая герметично закрытый корпус. Перемещаясь по его внутренним элементам, расплав, содержащий делящееся вещество, будет принимать различные формы. Окружающая корпус жидкость (или газ) могут использоваться для производства ­электроэнергии или для отопления.

При разгерметизации корпуса расплав солей с делящимся веществом выльется на дно бетонного бассейна, облицованного боросиликатным или фосфатным стеклом, используемым для герметизации высокоактивных отходов. Газы и отработавшее топливо удаляются через герметичные клапаны.

Название: Канюля для обследования стенки вблизи заглушки и способы ее использования (WO2023274775).

Авторы: Аннабель Вижье, Жюльен Монтейру, Ронни Матейчек.

Патентообладатель: Sarl Monteiro (Франция).

Сфера применения: методы неразрушающего контроля.

Экстремальные условия работы конструкционных элементов атомных электростанций диктуют жесткие требования к режиму диагностики и технического обслуживания. Для исследования стенок и сварных швов трубопроводов используют ультразвуковые датчики и радиоактивные источники.

Для получения качественных данных в первом случае требуются трудоемкие манипуляции, а во втором возникают сложности с получением равномерного потока излучения во всей обследуемой области. Для просвета трубы насквозь нужны слишком высокие дозы облучения, а при введении источника через радиозаглушку в ее окрестности возникает область тени из-за эффекта обратного экранирования. Авторы предложили конструкцию канюли с держателем радиоактивного источника, способной отклонять источник на нужный угол и надежно просвечивать как сварной шов трубопровода, так и зону сварки вокруг радиозаглушки.

Название: Способ отбора проб твердого объекта (WO2023275443).

Авторы: Йуни Хоккинен, Теему Керкела, Анумайя Лескинен.

Патентообладатель: Teknologian Tutkimuskeskus VTT (Финляндия).

Сфера применения: исследование материалов с радиоактивным загрязнением.

Метод взятия проб может существенно повлиять на результаты радиохимического анализа. Обычно применяются механические способы обработки поверхности. Это приводит к повышению температуры материала, отдельные соединения или элементы, такие как тритий, углерод, хлор или йод, могут испаряться или сублимировать.

При разрушении поверхностного слоя летучие и жидкие вещества, содержащиеся в порах, также могут испаряться или вытекать, что также негативно влияет на точность анализа. Авторы предложили герметизировать место отбора проб, производить механическую обработку материала при пониженном давлении. При этом твердые пылевидные частицы улавливаются, используется система разделения газообразных веществ.

Среди всех известных методов механической обработки авторы отдали предпочтение сверлению.

Название: Высокотемпературный реактор с уменьшенной высотой бункера (WO2023283040).

Авторы: Бен Линдли, Питер Уилкинсон.

Патентообладатель: Wisconsin Alumni Research Foundation (США).

Сфера применения: перспективные ядерные реакторы.

Авторы предложили новую конструкцию телескопических стержней управления. Оптимальное число секций — ​от трех до пяти. Горизонтальные фланцы на концах секций препятствуют саморазборке стержней и выпадению более тонких элементов из более толстых.

Изобретатели отмечают, что органы регулирования могут представлять собой плоские пластины, вставляемые перпендикулярно предполагаемому направлению нейтронного потока. Сокращение длины стержней-­поглотителей на 60−80 % позволит уменьшить высоту корпуса реактора и глубину шахты для него.

Ожидаемое авторами снижение стоимости превышает предполагаемое увеличение затрат за счет уменьшения срока службы органов регулирования.

Название: Установка и способ обработки загрязненных материалов (WO2023281461).

Авторы: Сильвио Цао, Клаудио Машалино.

Патентообладатель: Green-­Land (Италия).

Сфера применения: обращение с радиоактивными отходами.

При выводе атомных электростанций крупные узлы разрезают на части для упрощения дезактивации, транспортировки и утилизации. При резке образуется большое количество мелкой радиоактивной пыли. Персонал должен контролировать процесс работы и поэтому подвергается существенной дозовой нагрузке.

Резка струей воды под давлением также производит много брызг, кроме того, абразивный компонент загрязняется частицами металла.

Авторы предложили усовершенствовать метод, добавив локальное вакуумное удаление вылетающих частиц. Примеси удаляются из использованной воды центрифугированием в отдельной емкости с мешалкой с полой осью, через которую происходит забор очищенной воды.

Оставшиеся мелкие частицы удаляются фильтрацией, твердые — ​цементируются и утилизируются.

Название: Процесс интегрирования трития в алмаз (WO2023280689).

Авторы: Ян Бикертон, Том Скотт, Нил Фокс.

Патентообладатель: University of Bristol (Великобритания).

Сфера применения: радиоизотопные источники энергии.

У алмаза высокая радиационная стойкость, хорошая теплопроводность, он химически инертен. Эти качества делают его одним из лучших материалов для создания бета-вольтаических батарей.

Авторы предложили способ внедрения атомов трития в алмаз. Для этого ­заготовки помещают в вакуумную ­камеру, затем нагнетают туда тритий и нагревают до высоких ­температур. Тех же результатов можно добиться, облучая алмаз пучком ионов трития или поместив его в тритиевую плазму.

Название: Облучение зерна или семян (WO2023000040).

Автор: Линтон Стейплс.

Патентообладатель: Animal Control Technologies (Австралия).

Сфера применения: борьба с сельскохозяйственными вредителями.

При разбрасывании отравленных приманок есть риск занесения в почву сорняков и патогенов. Автор решил, что борьба с животными-­вредителями не должна вредить ни потребителям, ни фермерам. Он предложил деактивировать приманку и уничтожать патогены с помощью ионизирующего излучения. Мешалка переворачивает зерно, для того чтобы оно облучалось по всей поверхности излучением с низкой проникающей способностью.

Достигаемая мощность поглощенной дозы должна быть более 7 кГрей и варьироваться в зависимости от вида приманки. Зерно может быть заранее обработано ротендицидом. Подготовленная отравленная приманка сразу разбрасывается мешалкой по поверхности почвы.

Название: Устройство для инициации мутаций с помощью облучения нейтронным пучком (WO2023007986).

Авторы: Хироя Изодзаки, Норио Кикучи, Кохей Ямагути.

Патентообладатель: Quantum Flowers & Foods (Япония).

Сфера применения: сельскохозяйственная радиология.

Качество продовольственных культур можно существенно улучшить, если повысить их генетическое разнообразие и изучить получившиеся мутации. У химических реагентов есть ряд существенных ограничений, гамма- и рентгеновское излучения обладают высокой проникающей способностью, но вызывают слишком узкий спектр мутаций.

Авторы предложили запускать мутации с помощью нейтронных пучков — ​у них высокие проникающая способность и линейный коэффициент передачи энергии. Важные части установки для облучения закрываются защитными кожухами из нейтронопоглощающего материала. Контейнер с образцами предложили изготавливать из сплава алюминия и марганца. 55Mn захватывает нейтрон и становится источником вторичного излучения. У 56Mn короткий период полураспада, и уровень излучения быстро спадает до приемлемого.

Название: Улучшенная система поверхностного испарения (WO2023014744).

Автор: Марк Паттон.

Патентообладатель: Hydrozonix (США).

Сфера применения: системы охлаждения реакторов.

Автор предложил систему управления расходом воды в брызгальном бассейне. Диаметр сопла распылителя и расход жидкости определяют размер капель. Чем больше диаметр капли, тем меньше ее пробег в воздухе. Датчики могут дать достаточно информации для управления капельным облаком таким образом, чтобы как можно бо́льшая его часть оседала внутри брызгального бассейна.

Изобретатель рассчитывает на применение изобретения для очистки пластовой воды — ​побочного продукта при разведке нефти и газа. В этом случае применение ультразвуковых испарителей существенно упрощает очистку воды от множества вредных посторонних примесей. Воздушный поток может подхватывать испарения и направлять их в конденсатор.

Название: Восстановление изделий, загрязненных радиоактивными материалами (WO2023018742).

Автор: Лен Уолл.

Патентообладатель: Delta-­Energy Group (США).

Сфера применения: дезактивация оборудования.

При разведке запасов полезных ископаемых в качестве индикаторов используются радиоактивные элементы. При добыче нефти и газа в некоторых узлах оборудования могут накапливаться сульфаты радия, бария, стронция. Радон, выходящий из скважины, распадается с образованием полония, висмута и свинца.

Загрязненное этими изотопами оборудование нуждается в надежном способе очистки, позволяющем дезактивировать труднодоступные места с минимальной дозовой нагрузкой на персонал и окружающую среду.

Автор предложил использовать в качестве чистящего средства пиролизное масло. Его можно получать из автомобильных шин с истекшим сроком годности. Составом можно наполнять перекачивающий контур, выдерживать его там в течение нужного времени, сливать и направлять на рециркуляцию. Отпадает необходимость в разборке трубопровода и транспортировке его к месту очистки и обратно.

Название: Устройство для модуляции энергии и облучения пучком частиц (WO2023032546).

Авторы: Содай Танака, Таку Инанива.

Патентообладатель: National Institutes for Quantum Science and Technology (Япония).

Сфера применения: медицинские источники ионизирующего излучения.

Для лечения опухолей используется облучение проблемных областей пучками заряженных частиц. Их энергия определяет глубину, на которой они максимально эффективно тормозятся, вызывая ионизацию в ткани пациента.

Авторы изобретения предложили использовать для управления ­энергией ­выходящего пучка сетчатый волокнистый фильтр из нержавеющей стали.

Изменяя геометрию наборного фильтра и взаимное расположение пластин, можно эффективно управлять заряженными частицами. Неравномерная структура фильтра случайным образом меняет энергию проходящих частиц, что приводит к расширению пика Брэгга.

Название: Порошок со сферическими песчинками из экранирующего сплава и способ его изготовления (WO2023025280).

Авторы: Ин Лю, Юн Ли, Лунгао Сун, Канвэй Чен.

Патентообладатель: Sichuan University (Китай).

Сфера применения: защита от ионизирующего излучения.

При конструировании крупномасштабного защитного барьера трудно добиться равномерной защиты. Неизбежно образование особых зон или областей, которыми могут стать, например, сварные соединения составных частей. Засыпка полостей порошком со сферическими гранулами и высокой текучестью помогает устранить слабые места в защите.

Авторы предложили состав сплава, экранирующий как нейтронное, так и гамма-­излучение. В инертной атмосфере исходный состав, состоящий из железа, вольфрама, бора и хрома, плавится и распыляется. Получившиеся гранулы обрабатывают в шаровой мельнице для придания им сферической формы.

Название: Материал для защиты от ионизирующего излучения (WO2023277534).

Автор: Кван Ён.

Патентообладатель: Coenbio (Южная Корея).

Сфера применения: защита от ионизирующего излучения.

Изобретатель предложил использовать для защиты от ионизирующего излучения плесневый гриб с прикрепленными к его поверхности частицами. Специально выведенные микроорганизмы одного или нескольких видов в процессе роста прикрепляются к пористому ­материалу.

Исследования поведения различных штаммов показали их высокую устойчивость к большим дозам облучения. Сравнив несколько материалов, блокирующих излучение, автор отдал предпочтение нетоксичному сульфату бария.

Аналогичные эксперименты проводились на Международной космической станции для поиска радиопротекторного материала с наименьшей массой, который мог бы защищать людей и оборудование на Марсе. Плесень и дрожжевые грибки легко вырастить на месте, скармливая им органические отходы.

Название: Способ загрузки / выгрузки топливной сборки с учетом обратной связи (WO2023001813).

Авторы: Кристиан Ледерман, Бруно Циммерманн.

Патентообладатель: Gösgen-­Däniken Nuclear Power Plant (Швейцария).

Сфера применения: эксплуатация атомных станций.

Вследствие длительного воздействия высоких температур топливные сборки могут деформироваться и застревать при перегрузке. Дистанциаторы соседних сборок могут цепляться друг за друга, и при чрезмерных усилиях это может стать причиной дополнительных повреждений.

Авторы предложили систему управления установкой в реальном времени на основе регистрируемой нагрузки.

Для получения дополнительной информации о причинах застревания они предложили устанавливать маяки, которые помогли бы выявлять скручивание сборки и подсказывать оптимальный способ ее извлечения.

Такой подход позволит уменьшить количество повреждений и ускорить процесс перегрузки.