Патент на изобретение №2331122

(54) БЛАНКЕТНАЯ ЯЧЕЙКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в ядерных и термоядерных энергетических установках. Бланкетная ячейка содержит отражатель нейтронов и помещенные в металлический корпус элементы, изготовленные из твердого литийсодержащего соединения, в качестве которого использован дейтерид лития ⁶LiD. Изобретение обеспечивает за счет повышения коэффициента размножения энергии возможность значительной экономии ядерного топлива в атомных реакторах без снижения температуры теплоносителя, а также использование существующих источников термоядерных нейтронов в качестве промышленных установок для получения термоядерной энергии.

Изобретение относится к термоядерной энергетике и может быть использовано в ядерных и термоядерных энергетических установках.

Аналогом данного изобретения является бланкетная ячейка, предназначенная для преобразования энергии нейтронов в тепловую энергию и наработки трития из лития, см., например, книгу Кокорева Л.С. и Харитонова В.В. Прямое преобразование анергии и термоядерные энергетические установки. М., 1960, стр.156-177. Известная бланкетная ячейка содержит металлический корпус, в который помещены элементы, изготовленные из твердого литийсодержащего соединения, такого как окись Li₂O, карбид Li₂C₂ или соединение с алюминием LiAl и LiAlO₂ и отражатель нейтронов (графит). Отражатель нейтронов и литийсодержащие элементы охлаждаются газом (гелием). В этой бланкетной ячейке нейтроны замедляется и участвует в реакции образования гелия и трития на ядрах лития, кинетическая энергия которых приводит к нагреву ячейки. Газ необходим для отбора тепла от ячейки и его использования в газовой турбине или парогенераторе паротурбинного цикла, а отражатель нейтронов – для возврата последних в зону реакции. К числу наиболее важных нейтронно-физических параметров бланкетной ячейки относится коэффициент размножения энергии, чем выше данный коэффициент, тем выше КПД энергетической установки.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента размножения энергии в бланкетной ячейке. Эта задача решается тем, что в бланкетной ячейке, содержащей помещенные в металлический корпус элементы, изготовленные из литийсодержащего соединения и отражатель нейтронов с возможностью их охлаждения, в качестве литийсодержащего соединения использован дейтерид лития ⁶LiD.

Работа бланкетной ячейки заключается в следующем.

Поток нейтронов n, рожденных либо в реакции деления, либо термоядерного синтеза, из внешнего их источника, попадая в ячейку, вызывает превращение лития ⁶Li в гелий ⁴He и тритий Т

Ядра трития Т, обладая кинетической энергией в пределах МэВ, двигаясь в веществе дейтерида лития ⁶LiD, частично теряют ее на ионизацию атомов лития ⁶Li и дейтерия D. Поскольку сечение D-T реакции имеет максимум 5×10^-28 м² при энергии 125 кэВ, то ядра трития, достигнув этого уровня кинетической энергии, вступают с ядрами дейтерия в реакции синтеза, имеющую в данном случае резонансный характер

Рожденные в ходе реакции 2 синтеза нейтроны n, попадая в ядра лития ⁶Li, вызовут следующую реакции по типу 1, а уже появившийся в ходе этой реакции тритий Т – следующую реакцию по типу 2 и т.д., возникнет цепь чередующихся реакций 1 – 2, т.е. цепная реакция. Тем самым, количество частиц с высокой энергией, благодаря цепной реакции в дейтериде лития ⁶LiD, будет возрастать со временем по определенному закону. Это ведет к повышению коэффициента размножения анергии и, соответственно, росту температуры ячейки. Следовательно, предложенная бланкетная ячейка способна нагревать охлаждающий ее газ до более высокой температуры по сравнению с известной бланкетной ячейкой при одинаковой интенсивности их облучения нейтронами. Из-за потерь, выраженных в форме непрореагировавших нейтронов с литием ⁶Li и ядер трития с ядрами дейтерия (в основном по причине сравнительно низкой плотности вещества дейтерида лития ⁶LiD и ограниченных размеров самой ячейки), цепная реакция не может быть сколь угодно большой по продолжительности и способна поддерживаться исключительно только поступающими из внешнего источника нейтронами, что дает возможность управлять тепловыделением в ячейке.

В заключение надо сказать, что применение изобретения даст возможность значительной экономии ядерного топлива в атомных реакторах без снижения температуры теплоносителя, а также использования существующих источников термоядерных нейтронов в качестве промышленных установок для получения термоядерной энергии.

Формула изобретения

Бланкетная ячейка, содержащая помещенные в металлический корпус элементы, изготовленные из твердого литийсодержашего соединения, и отражатель нейтронов с возможностью их охлаждения, отличающаяся тем, что в качестве твердого литийсодержащего соединения использован дейтерид лития ⁶LiD.