Ядерные силовые установки с реактором и двигателем, в котором тепло, выделяющееся в реакторе, преобразуется в механическую энергию – G21D 5/00

Изобретение относится к области ядерных энергодвигательных установок (ЯЭДУ) большой мощности, функционирующих с замкнутым контуром рабочего тела для выработки электрической энергии и создания тяги. ЯЭДУ содержит электроракетную двигательную установку, холодильник-излучатель, реакторную установку с рабочим телом, теплообменник-рекуператор и турбогенератор-компрессор. Последний состоит из турбины, компрессора, генератора электрической энергии. Выход из теплообменника-рекуператора охлажденного рабочего тела соединен со входом вихревой трубки Ранка-Хильша. Выход из вихревой трубки Ранка-Хильша по "горячему" рабочему телу соединен с холодильником-излучателем, а выход по "холодному" рабочему телу - с компрессором, при этом выход холодильника-излучателя соединен со входом в компрессор. Технический результат изобретения состоит в существенном повышении температуры панелей холодильника-излучателя, что улучшает массогабаритные характеристики ЯЭДУ и повышает ее КПД. 1 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к ядерным ракетным двигателям (ЯРД), и может найти применение в ракетах и аэрокосмических летательных аппаратах, предназначенных для выполнения долговременных беспосадочных полетов одновременно в атмосфере, в безвоздушном (стратосфере) и околоземном космическом пространстве. ЯРД включает ядерный реактор, теплообменную камеру с радиационно-защитным днищем, через которое герметично пропущены тепловоды. Теплообменная камера ЯРД выполнена секционированной, с нагревательными каналами, разделенными межсекционными стенками и связанными полостями с возможностью последовательного прохода рабочего тела через каналы всех секций до выхода в сверхзвуковое сопло или блок сопел. Технический результат - повышение удельной тяги и эффективности работы ЯРД, возможность использования маршевого рабочего тела в бортовых турбоагрегатах, турбоэлектрогенераторах и управляющих двигателях с сохранением их работоспособности при отключенном маршевом сопле. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам на основе высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. Система генерации пара содержит множество ядерных паропроизводящих систем, цилиндр (21) высокого давления, цилиндр (22) низкого давления, конденсатор (23), насос (24) для конденсата, нагреватель (25) низкого давления, деаэратор (26), водяной насос (27) и нагреватель (28) высокого давления, которые последовательно соединены непрерывной цепью для формирования замкнутого парового контура. Технический результат - упрощение генерирующей системы, возможность использования множества мелких одинаковых изделий, совместного использования вспомогательных систем и эффекта масштабирования. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в атомной энергетике. Способ маневра мощностью ядерного энергоблока с газотурбинным энергопреобразователем включает согласованное изменение мощности ядерного реактора и наполнения второго контура газом при неизменных температурах в ядерном реакторе и сохранении экономичности ядерного энергоблока в диапазоне нагрузок. По сигналу из электрической сети об уровне потребляемой мощности изменяют уровень мощности ядерного энергоблока с помощью автоматической системы управления мощностью ядерного энергоблока (6) до уровня, соответствующего уровню нагрузки в сети, путем сбалансированного изменения плотности нейтронного потока в активной зоне (7), расхода теплоносителя первого контура (4) и давления газа второго контура (5) по сигналам автоматической системы управления мощностью ядерного энергоблока (6), передаваемым по линиям с обратной связью (11) управления плотностью нейтронного потока, циркуляцией теплоносителя первого контура, давлением газа второго контура и расходом теплоносителя системы охлаждения. Технический результат состоит в повышении экономичности и надежности ядерного энергоблока. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) космического аппарата содержит энергетический блок, который включает газоохлаждаемый ядерный реактор, машинные преобразователи энергии, радиационную защиту, агрегаты системы теплоотвода с соединяющими их элементами конструкции, а также холодильник-излучатель. Машинный преобразователь состоит из турбины и компрессора с генератором. Турбина установлена параллельно оси энергетической установки, при этом входной патрубок турбины присоединен к выходному коллектору ядерного реактора. Компрессор с генератором расположены за радиационной защитой, а вал турбины соединен с общим валом компрессора и генератора рессорой. На боковой поверхности радиационной защиты выполнен сквозной паз, в котором размещена рессора в герметизирующем корпусе. Паз снабжен вставкой защитного материала. Технический результат - снижение температуры трубопроводов с теплоносителем, проходящих сквозь радиационную защиту, и, как следствие, исключение из конструкции системы охлаждения, а также повышение температуры приходящего на турбину теплоносителя с соответствующим повышением коэффициента полезного действия преобразования энергии. 1 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС) при температуре рабочего тела ниже температуры самовоспламенения водорода в смеси с кислородом. Система сжигания водорода в цикле АЭС включает водород-кислородный парогенератор с запальным устройством, магистрали подвода окислителя (кислорода) и горючего (водорода), водород-кислородную камеру сгорания первоначального нестехиометрического окисления, дожигающую водород-кислородную камеру сгорания стехиометрического окисления, полость смешения высокотемпературного пара со свежим паром на участке перед цилиндром высокого давления паровой турбины. Дожигающая камера выполнена в виде диффузора и размещена в полости смешения высокотемпературного пара со свежим паром. К ней подсоединены магистрали подачи балластировочной воды со встроенными форсунками, пролегающие вдоль камеры сгорания с противоположных сторон. Встроенные форсунки сообщаются с внутренней областью дожигающей камеры. Технический результат - возможность паро-водородного перегрева свежего пара при температуре ниже температуры самовоспламенения водорода в смеси с кислородом с обеспечением регулирования температуры водород-кислородного пара в условиях сниженного расхода свежего пара или полном его отсутствии. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в стационарной, транспортабельной и транспортных установках как автономно, так и в составе других энергетических установок, как с совпадающими параметрами рабочих тел, так и несовпадающими параметрами пара, причем позволяет расширить применение комбинированных установок малой, средней и большой мощности. Энергетическая установка конструктивно выполняется в виде герметичного замкнутого контура, внутри и снаружи которого размещено оборудование: валоповоротное устройство, мотор-генератор, турбокомпрессор, работающий на плазмохимических реакциях с катализатором, облучатели СВЧ, пароперегреватель, испарительно-экономайзерный участки с сепаратором и контуром многократно принудительной циркуляции на котловой воде, сепаратор по насыщенному пару соединен с пароперегревателем установки и паропроводом насыщенного пара с посторонним источником через задвижку, в случае несовпадения параметров насыщенного пара используется струйный аппарат (эжектор). Техническим результатом является повышение безопасности и эффективности получения тепловой и электрической энергий при автономном применении, а при использовании с другими энергетическими установками позволяет увеличить отдаваемую мощность потребителю при сокращении до 2-3 раз удельной себестоимости тепловой и электрической энергий. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к конструкциям ядерных энергетических установок. Маневренная атомная электростанция содержит первый контур, включающий реактор, парогенератор и главный циркуляционный насос, пароводяной контур, состоящий из конденсатно-питательного тракта и парового тракта острого пара, включающего соединенные с парогенератором паропроводами паровую турбину с цилиндрами высокого и низкого давления и промежуточный пароперегреватель, а также теплоаккумулирующий контур, включающий теплоаккумулятор с теплообменником и систему задвижек, устанавливаемых на паропроводах. Решение отличается тем, что теплоаккумулирующий контур встроен в паровой тракт острого пара. При этом в теплоаккумулирующем контуре использован электротеплоаккумулятор с твердотельным аккумулирующим материалом, в который встроены теплообменник и теплоэлектронагревательные элементы, подключенные через электрический трансформаторный блок к внешней сети, при этом одна из задвижек смонтирована между промежуточным пароперегревателем и выходом парогенератора, и ее вход и выход подсоединены соответственно к входу и выходу теплообменника электротеплоаккумулятора. Изобретение направлено на повышение эффективности работы атомного энергоблока в маневренных режимах. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в ядерных энергетических установках с корпусными ядерными реакторами, охлаждаемыми водой, атомных электростанций. Суть изобретения состоит в использовании дополнительного теплообменника, подключенного в первый контур после реакторного парогенератора. Теплообменник подогревает питательную воду до температуры насыщения перед подачей ее в парогенератор. Изобретение позволяет увеличить мощность ядерного реактора за счет понижения температуры теплоносителя на входе в активную зону. 1 ил.

Система сжигания водорода для паро-водородного перегрева свежего пара в цикле АЭС включает водород-кислородный парогенератор. Водород-кислородный парогенератор снабжен запальным устройством. Система содержит магистрали подвода окислителя (кислорода) и горючего (водорода), водород-кислородную камеру сгорания первоначального нестехиометрического окисления, дожигающую водород-кислородную камеру сгорания стехиометрического окисления, полость смешения высокотемпературного пара со свежим паром на участке перед цилиндром высокого давления паровой турбины. Дожигающая водород-кислородная камера сгорания стехиометрического окисления выполнена в виде диффузора, размещенного в полости смешения высокотемпературного пара со свежим паром. Достигается перегрев свежего пара в цикле АЭС при его температуре, которая ниже температуры самовоспламенения водорода в смеси с кислородом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Атомная подводная газоперекачивающая станция содержит прочный корпус, разделенный переборками на герметичные отсеки. В одном из отсеков установлен, по меньшей мере, один водо-водяной атомный реактор, соединенный паропроводом с турбиной, и газовые нагнетатели с приводами. Каждая турбина соединена валом с электрическим генератором, который электрическими связями через коммутатор соединен с приводами газовых нагнетателей и с аккумуляторными батареями. Внутрь прочного корпуса вертикально вверх герметично введены подводящий и отводящий газопроводы. На концах газопроводов размещены разъемные соединения, имеющие возможность соединяться с подводящим и отводящим патрубками газовой магистрали, выполненные перпендикулярно к ней. Патрубки установлены по обе стороны байпасного трубопровода, имеющего два запорных крана, на его концах. Достигается повышение надежности и безопасности работы. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано для повышения эффективности работы турбин атомных станций. Способ управления мощностью турбоустановки атомной станции включает подачу пара парогенератора после подогрева на турбоустановку, причем насыщенный пар перегревают до состояния перегретого пара, при температуре 320÷405°С в секционной камере сгорания водорода при давлении ниже атмосферного. Водород могут сжигать в атмосфере окислителя кислорода при давлении 0,08÷0,09 МПа. Достигаются упрощение способа управления мощностью турбоустановки, снижение расхода топлива и затрат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к комбинированным парогазовым энергоустановкам. Согласно изобретению в комбинированной парогазовой энергоустановке с ядерным реактором, осуществляющей паровой и газовый циклы, пар как рабочее тело участвует как в паровом цикле, так и в газовом. Пар расширяется в паровой турбине, затем, после выхода из паровой турбины, смешивается с газом и нагревается до высокой температуры в газовой турбине. Пар с газом, выходящие из газовой турбины, являются источником тепла для нагрева жидкости, испарения и перегрева пара, превращаясь в результате регенерации тепла при этом в воду, которая возвращается в паровой цикл, и отделившийся от воды газ, который возвращается в газовый цикл. Изобретение позволяет повысить эффективность установки за счет того, что питательная вода подается в паровой цикл при температуре, близкой к температуре кипения, а также за счет расширения в газовом цикле не только газа, но и пара. Для предлагаемого термодинамического цикла КПД составляет около 0,65-0,67, т.е. на 10-13% выше существующих самых усовершенствованных комбинированных парогазовых энергоустановок. 1 ил.

Изобретение относится к области теплотехники. В известном способе повышения КПД двухконтурной атомной станции путем перегрева пара после реакторного парогенератора этот перегрев осуществляют в котле-пароперегревателе с независимым источником тепловой энергии с последующей подачей перегретого пара в турбину. Турбина состоит из цилиндра высокого давления, цилиндра среднего давления и цилиндра низкого давления. Затем пар направляют в конденсатор, конденсат перекачивают в реакторный парогенератор. Согласно изобретению в котле-пароперегревателе температуру пара повышают до 800-850°С, при которой из последней ступени цилиндра низкого давления получают насыщенный пар со степенью сухости не менее 99% или слабо перегретый пар с температурой перегрева не более 5°С. Изобретение может быть использовано при модернизации существующих атомных электростанций с целью повышения их мощности. 5 ил.

Изобретение относится к области атомной техники и теплоэнергетики. Способ эксплуатации атомной паротурбинной установки включает превращение питательной воды в пар в реакторной установке, сжатие пара компрессором, подогрев до сопряженных параметров в пароперегревателе. Компрессор вращают приводящей в действие электрогенератор газотурбинной установкой. В греющую сторону пароперегревателя подают топливо. Перегретый пар направляют в паровую турбину, вращающую основной электрогенератор. Паровая турбина снабжена подогревателями питательной воды и обогреваемыми органическим топливом промежуточными пароперегревателями. Устройство снабжено дополнительной газотурбинной энергетической установкой, вращающей дополнительный электрогенератор. В пароперегревателях дополнительно пар подогревают за счет дополнительной подачи в греющие стороны пароперегревателей выхлопных газов из газотурбинных установок. Из греющих сторон всех органических пароперегревателей отработавший газ направляют в греющие стороны подогревателей питательной воды, далее направляют в греющую сторону теплообменника потребителя тепловой энергии. Изобретение позволяет повысить экономичность атомной электростанции. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Заявленное изобретение относится к ядерным силовым установкам с реактором и двигателем, в котором тепло, выделяющееся в реакторе, преобразуется в механическую энергию. Сущность заявленного изобретения состоит в следующем. Первый газообразный теплоноситель принудительно циркулирует в контакте с активной зоной (5) высокотемпературного ядерного реактора (1) по замкнутому контуру, второй газ, используемый для теплообмена, нагревают посредством теплообмена с первым газом, используемым для теплообмена, и используют второй газ, нагретый первым газовым теплоносителем в промежуточном теплообменнике (7), для привода, по меньшей мере, одной газовой турбины (2), соединенной с электрогенератором (4). Первый газ, используемый для теплообмена, образован по существу гелием, и второй газ, используемый для теплообмена, составляет в объеме от 50% до 70% гелия и от 50% до 30% азота. Второй газ циркулирует по замкнутому контуру таким образом, что указанный второй газ, нагретый первым газом, обеспечивает приведение в действие, по меньшей мере, одной газовой турбины (2). Преимущественно устройство содержит также третий контур (10), в котором циркулирует вода и пар, полученный нагревом воды частью второй текучей среды, используемой для теплообмена и применяемый для привода паровых турбин (3а, 3b, 3с), смонтированных преимущественно на валу электрогенератора (4). Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности процесса производства электроэнергии. 2 н. и 12 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области промышленной и корабельной энергетики. Одноконтурная атомная энергетическая установка с водяным теплоносителем, включающая в себя кипящий реактор, турбину, электрогенератор, ионообменный фильтр, парогенератор, циркуляционный насос прокачки теплоносителя через парогенератор, содержит смесительного типа трансзвуковую струйную (ТЗС) конденсационную установку - конденсатный ТЗС насос, выносной конденсатосборник, ТЗС питательный насос, ТЗС насос прокачки теплоносителя через парогенератор, установленный параллельно циркуляционному насосу прокачки теплоносителя через парогенератор, и пусковой конденсатно-питательный ТЗС насос, а турбина выполнена в виде реактивной гидропаровой ТЗС турбины. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность установки, ее безопасность, безотказность, экономичность и техническую готовность, а также снизить массу и габариты установки в целом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к ракетной технике и предназначена для нагрева газов с использованием деления атомного ядра. Способ нагрева газа характеризуется тем, что газ вводят в, по меньшей мере, одну камеру. Камера имеет стенку, покрытую расщепляющимся материалом. Расщепляющийся материал подвергают воздействию потока нейтронов для индуцирования расщепления, за счет которого фрагменты расщепления выделяются внутрь камеры. Указанную стенку камеры охлаждают с задней стороны по отношению к камере и указанному покрытию. Кроме этого, имеется устройство для осуществления этого способа. Устройство для нагрева газа включает, по меньшей мере, одну камеру для помещения в нее газа. Камера имеет стенку, покрытую расщепляющимся материалом, и приспособление для воздействия на расщепляющийся материал потоком нейтронов для индуцирования и выделения фрагментов расщепления внутрь камеры. Устройство выполнено с возможностью охлаждения указанной стенки камеры с задней стороны по отношению к камере и указанному покрытию из расщепляющегося материала. Кроме этого, имеется космический двигатель, использующий указанный способ для нагрева газа. Космический двигатель включает устройство для нагрева газа и приспособление для выброса нагретого газа в космос для создания тяги. Группа изобретений направлена на создание альтернативного пути нагрева газа с помощью реакции деления ядра, который подходит для применения в космических двигателях для создания тяги. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 24 ил., 4 табл.

Изобретение относится к атомной энергетике и ракетно-космической технике и может быть использовано при создании энергетических, двигательных и энергодвигательных установок. Способ работы ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) обеспечивает работу двух режимов: двигательного - за счет контура ядерного двигателя, в котором осуществляют подачу рабочего тела через турбонасосный агрегат в реактор, его нагрев и истечение из сопла с созданием тяги, и энергетического, заключающегося в получении электрической энергии в замкнутом контуре системы машинного преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую. Двигательный режим обеспечивают дополнительным введением в ЯЭДУ контура электрического двигателя. Запуск электрического двигателя осуществляют сигналом от системы управления на подачу рабочего тела на электрические движители. Электрические движители обеспечивают дополнительную тягу, а в энергетическом режиме получают дополнительную электрическую энергию в контуре ядерного двигателя за счет использования части разогретого в ядерном реакторе рабочего тела и дополнительно введенного электрического генератора. Рабочее тело поступает на турбонасосный агрегат (ТНА). Причем используемое при этом рабочее тело после отработки вновь направляется в ядерный реактор. Группа изобретений позволяет расширить функциональные возможности ЯЭДУ с одновременным минимизированием массо-габаритных характеристик. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к промышленным сооружениям и может быть использовано при строительстве подземных атомных электростанций (АЭС). АЭС включает размещенные в подземных выработках технологические блоки в составе одного атомного энергетического блока. Блок содержит реакторную и турбогенераторную установки с транспортно-технологическим отделением и связанные с ним системы сбора и переработки радиоактивных отходов (РО), имеющие выводы на поверхность, систему водооборота, систему приточно-вытяжной вентиляции, кабельные трассы и транспортно-коммуникативные магистрали. Подземные выработки под блоки размещены на двух сообщающихся уровнях. На верхнем размещены, по крайней мере, один блок, система сбора и переработки РО и система приточно-вытяжной вентиляции. На нижнем размещены хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник РО. Одноименные концы туннелей под блоки соединены туннелями под транспортно-коммуникативные магистрали, туннели для размещения реакторной установки. Реакторная установка размещена в заглубленном кессоне и снабжена изолирующей оболочкой. Последняя образует совместно со стенками кессона и перегородкой прочноплотную вакуумируемую выгородку, сопряженную с транспортно-технологическим отделением блока. В реакторной установке блока использован реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Обеспечивается высокая эффективность и экологическая чистота получения электроэнергии, ядерная и радиационная безопасность эксплуатации подземной АЭС. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области атомной техники и теплоэнергетики. В способе эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки вышедший из парогенератора водяной пар сжимают до более высокого давления в, по меньшей мере, одном, например, многоступенчатом компрессоре преимущественно с охлаждением его ступеней питательной водой установки. Атомная паротурбинная энергетическая установка для осуществления заявляемого способа эксплуатации включает соответствующее оборудование. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) и единичной электрической (и выходной тепловой) мощности действующих и вновь создаваемых атомных паротурбинных энергетических установок, производящих с номинальной паропроизводительностью их реакторных установок (РУ) электрическую (для АЭС) и при необходимости тепловую (для АТЭЦ) энергию. При этом кроме суммарной экономии используемого ядерного и органического топлива, а также снижения суммарных капитальных затрат на строительство станций, будет также достигнуто улучшение основного показателя общей экономичности электростанций или ТЭЦ, а именно: снижение стоимости установленного киловатта энергетической установки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно - к новому типу автомобильного двигателя. Технический результат изобретения - замена в двигателе энергоносителя в виде нефтепродуктов на энергоноситель в виде изотопов легких элементов при сохранении основной структуры современного автомобиля. Ядерный автомобильный двигатель состоит из следующих частей: цилиндра, поршня, кривошипно-шатунного механизма, механизма синхронизации работы двигателя, ленты с коническими мишенями и бобинами, направляющих валиков, контакта включения лазера и источников электропитания. Для согласования работы частей двигателя применяется механизм синхронизации, включающий передачу из перпендикулярных шестерен, связанную с коленчатым валом, шток и червячную передачу, передвигающую каждую коническую мишень в положение напротив центра поршня. Ведущая шестерня перпендикулярных шестерен имеет через определенные интервалы участки с отсутствием зубцов, вследствие чего на этом участке ведомая шестерня не поворачивается, а лента, на которой укреплены конусы, останавливается. При прохождении указанного участка лазер генерирует импульс излучения, который, падая на коническую мишень, инициирует в вершине конуса сгусток плазмы, вылетающий из нее и падающий на поршень. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС) двухконтурного типа с водоводяными реакторами, в частности изобретение может быть применено на серийных и проектируемых блоках АЭС с реакторами и турбинами, имеющими подогреватели высокого давления (ПВД). Технический результат - компенсация снижения электрической мощности при отпуске тепловой нагрузки от турбоагрегатов АЭС. В способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, по первому варианту, одновременно с отбором пара на теплоснабжение производится подогрев питательной воды за счет формирования реактора путем увеличения расхода пара в цилиндре низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и подогреве ее в дополнительно устанавливаемом водяном подогревателе первого контура на холодной нитке теплоносителя. В способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами, по второму варианту, одновременно с отбором пара на теплоснабжение производится подогрев питательной воды за счет формирования реактора путем увеличения расхода пара в цилиндре низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и догреве ее в специально выделенной секции парогенератора, находящейся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора. 2 c.п. ф-лы, 2 ил.