мишенный контур
Классы МПК: | H05H6/00 Мишени для проведения ядерных реакций |
Автор(ы): | Безносов А.В., Давыдов Д.В., Мелузов А.Г., Молодцов А.А. |
Патентообладатель(и): | Нижегородский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-04-25 публикация патента:
27.10.2002 |
Изобретение относится к области атомной энергетики, точнее к ускорительно управляемым системам. Мишенное устройство содержит жидкометаллическую мишень, состоящую из напорной камеры, патрубка подвода заряженных частиц, а также циркуляционный насос, компенсатор объема, теплообменник и трубопроводы теплоносителя. Основное оборудование контура: теплообменник, циркуляционный насос, компенсатор объема - расположены ниже уровня свободной поверхности теплоносителя в жидкометаллической мишени на величину
Н
Нгаза +
Р (м), где Нгаза - давление защитного газа в компенсаторе объема,
Р - гидравлическое сопротивление трассы между мишенью и компенсатором объема. Технический результат - выбор расстояния
Н позволяет при давлении над свободной поверхностью теплоносителя в компенсаторе объема, обеспечивающем работу контура, добиться давления над свободной поверхностью теплоносителя в жидкометаллической мишени, равного давлению в ускорителе, и обеспечить условия для нормальной эксплуатации основного оборудования контура теплообменника, циркуляционного насоса, компенсатора объема, а также исключить поступление теплоносителя в полость ускорителя. 1 ил.
Рисунок 1
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192018/8805.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
Формула изобретения
Мишенный контур, содержащий жидкометаллическую мишень, состоящую из рабочей камеры, патрубка подвода заряженных частиц, напорной камеры, а также циркуляционный насос, компенсатор объема, теплообменник, трубопроводы теплоносителя, отличающийся тем, что основное оборудование контура: теплообменник, циркуляционный насос, компенсатор объема - расположены ниже уровня свободной поверхности теплоносителя в жидкометаллической мишени на величину![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192018/8805.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое техническое решение относится к области атомной энергетики, точнее к ускорительно управляемым системам. При проектировании установок большой и средней мощности (более 10 МВт) единственно приемлемым является вариант использования жидкометаллической мишени без прочноплотной заглушки, разделяющей полость ускорителя и жидкометаллический теплоноситель. Для данного варианта конструкции мишени существенно важным является то, что давление над свободной поверхностью теплоносителя равно давлению в вакуумной полости ускорителя с обеспечением условий непоступления теплоносителя в ускоритель при эксплуатации установки. Необходимо также учитывать тот факт, что при давлениях, близких к вакууму, возможно разрушение защитных оксидных покрытий, что инициирует процессы коррозионно-эрозионных разрушений конструкционных материалов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа является устройство для охлаждения подвижной мишени (свидетельство на полезную модель 4653, Н 05 Н 6/00, опуб. 16.07.97), содержащее полую вытянутую камеру, образующую полость для жидкого теплоносителя, теплообменник, аккумулирующую емкость (компенсатор объема) для жидкого теплоносителя, со свободным уровнем теплоносителя, трубопровод подвода теплоносителя, циркуляционный насос и патрубок подвода в полость мишени заряженных частиц. Недостатком данной конструкции является не определяемое точно взаимное расположение элементов оборудования мишенного контура для получения давления над поверхностью теплоносителя, равного давлению в ускорителе 10-3 Па и менее при давлении в остальных элементах контура: насосах, теплообменниках, аккумулирующих емкостях, трубопроводах и др., превышающем атмосферное, то есть значительно большем, чем давление в полости ускорителя, что создает возможность поступления теплоносителя в ускоритель. Предлагаемое техническое решение направлено на совершенствование конструкции мишенного контура, для возможности использования его в составе установок большой мощности с высокими плотностями потока частиц больших энергий. Технический результат - исключение поступления теплоносителя в ускоритель благодаря созданию и поддержанию давления над свободной поверхностью теплоносителя в мишени, равного давлению в ускорителе, и сохранение защитных покрытий конструкционных материалов контура. Этот технический результат достигается тем, что в мишенном контуре, содержащем жидкометаллическую мишень, состоящую из рабочей камеры, патрубка подвода заряженных частиц, напорной камеры, а также циркуляционный насос, компенсатор объема, теплообменник, трубопроводы теплоносителя, основное оборудование контура: теплообменник, циркуляционный насос, компенсатор объема расположены ниже уровня свободной поверхности теплоносителя в жидкометаллической мишени на величину![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192018/8805.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192018/8805.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
![мишенный контур, патент № 2192107](/images/patents/278/2192001/916.gif)
Установку разогревают до температуры, превышающей температуру плавления жидкометаллического теплоносителя (эвтектического сплава свинец-висмут), затем вводят в действие контур циркуляции жидкометаллического теплоносителя через мишень: теплоноситель через компенсатор объема подается в трубопровод 9 и через патрубок 5 - в мишень, где проходит через рабочую камеру 2 и сливается в компенсатор объема 7. Поток заряженных частиц (протонов) от ускорителя через патрубок 3 попадает на свободную поверхность теплоносителя в камере 2, где взаимодействует с теплоносителем. В результате реакции (р+, 20n) в мишени генерируются высокоэнергетические нейтроны, которые используются в бланкете для трансмутации долгоживущих биологически опасных радионуклидов, либо для воспроизводства топлива, либо для получения энергии за счет деления тяжелых ядер. Вывод установки из действия
Прекращают подачу заряженных частиц в мишень, затем прекращают прокачку теплоносителя через мишень. Теплоноситель сливается в компенсатор объема 7. Наличие гидрозатвора (около 1.0 м) в трубопроводах связи жидкометаллической мишени и остального контура исключает "прорыв" защитного газа из газовой полости компенсатора объема 7 в патрубок 3 подвода частиц от ускорителя. В предлагаемой конструкции обеспечивается нормальная работоспособность мишенного контура и исключается поступление теплоносителя в полость ускорителя. Мишенный контур может быть использован в установках большой мощности и высокими плотностями потока частиц больших энергий.
Класс H05H6/00 Мишени для проведения ядерных реакций