Изобретения

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям с ядерным источником нагревания рабочего тела - ядерным реактором (ЯРД). Ядерный ракетный двигатель многоразового использования включает ядерный реактор, заключенный в несущий корпус со слоем внутренней радиационной защиты. К корпусу ядерного реактора присоединено сверхзвуковое сопло, турбонасосный агрегат, работающий на отводимом из каналов охлаждения конструкции ядерного реактора рабочем теле, бортовые электрогенераторы и двигатели ориентации со своими мини-насосами. Ферменная конструкция закреплена на корпусе реактора с расположенными в ней баками рабочего тела и системами управления. Двигатель содержит тракт отвода остаточного тепловыделения от реактора, закрепленный с одной стороны на корпусе ядерного реактора, с другой на ферменной конструкции. Тракт включает контур с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий электромагнитный насос, компенсационный бак, панели-излучатели тепла, пластинчатый теплообменник-испаритель. На ферменной конструкции закреплены стыковочный узел с полезной нагрузкой, содержащий узел перекачки рабочего тела, приводы стержней регулирования, бак с аварийным запасом рабочего тела, теплообменник-испаритель рабочего тела пластинчатого типа, являющийся и тяжелой компонентой теневой защитой, ядерный реактор с винтовыми твэлами из модифицированной окиси урана. Корпус реактора имеет установленную с зазором для протекания жидкометаллического теплоносителя обечайку с внешними ребрами, которые покрыты материалом, имеющим высокий коэффициент излучения (?>0,95). При реализации заявленного изобретения обеспечивается многоразовая работа ЯРД в космосе. 1. Ядерный ракетный двигатель многоразового использования, включающий ядерный реактор, заключенный в несущий корпус, с слоем внутренней радиационной защиты, присоединенное к корпусу ядерного реактора сверхзвуковое сопло, турбонасосный агрегат, (ТНА) работающий на отводимом рабочем теле, бортовые электрогенераторы и двигатели ориентации со своими мини-насосами, ферменную конструкцию, закрепленную на корпусе реактора с расположенными в ней баками рабочего тела и системами управления, отличающийся тем, что в качестве реактора использован реактор на быстрых нейтронах, управление реактивностью которого осуществляется при помощи стержней, отвод газообразного рабочего тела для привода ТНА осуществляется из активной зоны ядерного реактора, при этом ЯРД содержит тракт отвода остаточного тепловыделения от реактора, закрепленный с одной стороны на корпусе ядерного реактора, с другой на ферменной конструкции, включающий контур с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий электромагнитный насос, компенсационный бак, панели-излучатели тепла, пластинчатый теплообменник-испаритель рабочего тела, в котором жидкометаллический теплоноситель нагревает и испаряет рабочее тело, при этом на ферменной конструкции закреплены стыковочный узел с полезной нагрузкой, содержащий узел перекачки рабочего тела, приводы стержней регулирования, бак с аварийным запасом рабочего тела, теплообменник-испаритель рабочего тела является компонентой теневой защиты, выполненной из тяжелого металла, корпус реактора имеет установленную с зазором для протекания жидкометаллического теплоносителя обечайку с внешними ребрами, которые покрыты материалом, имеющим коэффициент излучения больше 0,95. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что бортовой электрогенератор выполнен в виде термоэмиссионного или термоэлектрического генератора, к которому тепло подводится теплоносителем от тракта отвода остаточного тепловыделения, а отводится тепло панелями-излучателями. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что панели-излучатели выполнены из высокотемпературных тепловых труб.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к криогенным устройствам, предназначенным для физических исследований. Криостат для проведения физических экспериментов содержит вакуумированный корпус (1), внутри которого размещена центральная цилиндрическая секция (2), внутрь которой входит концевая часть (3) трубопровода (4) подвода криогенной жидкости из сосуда Дьюара (22). На концевой части цилиндрической секции установлен кольцевой держатель образца (5), снабженный зажимным устройством, электронагревателем и датчиком температуры. В корпусе секции напротив образца выполнены отверстия, в которые вставлены прозрачные для излучения оконца, внутрь секции также входит начальная часть (6) трубопровода (7) отвода паров хладагента из криостата. Между корпусом криостата и сосудом Дьюара размещено отвакуумированное переливное устройство (8), через которое проходят трубопровод подачи криогенной жидкости и трубопровод отвода паров. Причем концевая часть трубопровода отвода хладагента открывается в атмосферу или подключается к установке ожижения хладагента, а входная часть (9) трубопровода подачи хладагента входит внутрь сосуда Дьюара. Упрощается изготовление и эксплуатация устройства. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к способу увеличения тока пучка в линейном ускорителе с асимметричной фазопеременной фокусировкой и может использоваться в областях ядерной энергетики, радиационной стойкости материалов, в медицине, например для лечения онкологических заболеваний методами адронной терапии. Способ реализуется за счет использования резонатора высокочастотных электромагнитных колебаний с закрытым выходом, в котором для ускорения заряженных частиц применена электромагнитная стоячая волна Н10. Причем периоды изменения равновесной фазы определяются особенностями изменения во времени электрической составляющей этой волны. В периодах изменения равновесной фазы ускорение, фазировка и фокусировка пучка заряженных частиц осуществляются в электрических центрах с различными равновесными фазами и отличающимися по величине электрической составляющей амплитудами ускоряющего поля. Техническим результатом является повышение эффективности использования электрического поля для ускорения заряженных частиц, а также повышение устойчивости пучка на траектории ускорения и увеличение тока ускоренного пучка заряженных частиц при повышении частоты актов фокусировки и фазировки пучка заряженных частиц с одновременным уменьшением длины периодов изменения равновесной фазы и длины трубок дрейфа. 3 ил.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам по распределению и передаче электрической энергии по сети потребителей из распределенных источников постоянного и переменного тока. Технический результат заключается в создании отказоустойчивой распределенной энергетической сети с возможностью подключения неограниченного количества потребителей. Достигается тем, что распределенная энергетическая сеть состоит из микросетевых модулей и источников напряжения, соединенных в распределенную сеть путем разветвления токопроводящих шин, при этом микросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, макросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 1500 В/750 В, соседние шины в микросетевых модулях дополнительно соединены, источниками и потребителями напряжения являются пользователи с собственными источниками генерации электроэнергии, подключенные к токопроводящим шинам микросетевых модулей, соединяющим двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, каждый микросетевой модуль связан посредством шин с тремя аналогичными, а крайние связаны с 2 аналогичными и с двунаправленными преобразователями. 1. Распределенная энергетическая сеть, состоящая из микросетевых модулей и источников напряжения, соединенных в распределенную сеть путем разветвления токопроводящих шин, отличающаяся тем что, микросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, макросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 1500 В/750 В, соседние шины в микросетевых модулях дополнительно соединены, источниками и потребителями напряжения являются пользователи с собственными источниками генерации электроэнергии, подключенными к токопроводящим шинам микросетевых модулей, соединяющим двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, каждый микросетевой модуль связан посредством шин с тремя аналогичными, а крайние связаны с двумя аналогичными и с двунаправленными преобразователями. 2. Распределенная энергетическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что крайние токопроводящие шины энергетической сети подключены к аналогичным сегментам сети. 3. Распределенная энергетическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что крайние токопроводящие линии соединяют соседние макросетевые модули, образуя замкнутый контур.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к ускоряющей структуре линейного резонансного ускорителя с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой, выполненной на основе 4-камерного резонатора с системой электродов. Каждый электрод разделен вдоль продольной оси на две части - верхнюю часть, расположенную вблизи приосевой области центральной оси резонатора и обеспечивающую ускорение выбранного типа заряженных частиц, и нижнюю часть, крепящуюся жестко к корпусу резонатора и несущую опорную функцию для закрепленной на ней верхней части электрода, соединенные токопроводящей юстировочной опорой. Причем юстировочные узлы , расположенные вблизи приосевой области резонатора и выполненные в виде токопроводящих юстировочных опор, соединяют верхнюю часть электрода с его нижней частью с сохранением электрического контакта всей конструкции разделенного электрода с корпусом резонатора. Кроме того, верхняя часть электрода составляет 10-20% от массы и/или объема всего электрода, а нижняя часть электрода составляет 80-90% от массы и/или объема всего электрода, соответственно. Техническим результатом является обеспечение и долговременное сохранение требуемой точности юстировки электродов в приосевой области ускоряющей структуры без существенного снижения энергоэффективности. 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 7 табл.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для получения пьезорезистивного композита, используемого в устройствах, преобразующих механическую деформацию в электрический сигнал. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение его экономичности, расширение функциональных возможностей используемых на основе изготовленного композита датчиков за счет возможности измерений разнонаправленных деформаций и повышения чувствительности. Для этого предложен пьезорезистивный композит, состоящий из полимерного эластичного непроводящего слоя и проводящего материала, выполненного в виде нанесенного на полимерный непроводящий слой наноструктурированного слоя толщиной 10-20 нм. Пьезорезистивный композит изготавливают путем формировании полимерного эластичного непроводящего слоя, на который наносят слой проводящего материала толщиной 10-20 нм, а затем оба слоя подвергают одноосной деформации растяжения на величину относительной деформации 50-100% для получения проводящего наноструктурированного слоя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к бесконтактным оптическим измерениям скорости, размера и концентрации капель жидкости в нестационарных аэрозольных потоках. Способ определения параметров капель в нестационарных аэрозольных потоках заключается в том, что поток аэрозоля направляют в фокальную плоскость объектива микроскопа, подсвеченную излучением лазера, подсвеченные капли регистрируют видеосистемой микроскопа в виде изображения отдельных треков, где ширину трека определяют размером движущейся капли, излучение маломощного диодного лазера, работающего в импульсно-периодическом режиме, пропускают через цилиндрическую линзу, которая формирует узкий щелевидный в сечении луч света, аэрозольный поток капель направляют в область фокусировки видеомикроскопа, расположенного под определенным углом к излучению маломощного диодного лазера, изображения фокусных точек капель аэрозоля регистрируются цифровым видеомикроскопом, при этом каждая капля, попавшая в область детектирования видеомикроскопа, детектируется на кадрах в виде прерывистого трека из точек, которые соответствуют отдельным импульсам излучения лазера и яркость которых определяется размером движущейся капли. Все кадры с изображениями треков передают на компьютер, где обрабатывают параметры прерывистых треков, определяют яркости точек, интервалы между точками для разных треков, количество зарегистрированных треков в единице объема за единицу времени, вычисляют скорости капель, строят соответствующие гистограммы и определяют распределение по размерам и скоростям, концентрацию капель. Технический результат - возможность одновременного определения размеров капель, их скоростей и концентрации в аэрозольном потоке. 5 ил. Способ определения параметров капель в нестационарных аэрозольных потоках, заключающийся в том, что поток аэрозоля направляют в фокальную плоскость объектива микроскопа, подсвеченную излучением лазера, подсвеченные лазером капли регистрируют видеосистемой микроскопа в виде изображения отдельных треков, где ширину трека определяют размером движущейся капли, отличающийся тем, что излучение маломощного диодного лазера, работающего в импульсно-периодическом режиме, пропускают через цилиндрическую линзу, которая формирует узкий щелевидный в сечении луч света, аэрозольный поток капель направляют в область фокусировки видеомикроскопа, расположенного под определенным углом к излучению маломощного диодного лазера, изображения фокусных точек капель аэрозоля регистрируются цифровым видеомикроскопом, при этом каждая капля, попавшая в область детектирования видеомикроскопа, детектируется на кадрах видеомикроскопа в виде прерывистого трека из точек, которые соответствуют отдельным импульсам излучения лазера и яркость которых определяется размером движущейся капли, все кадры видеомикроскопа с изображениями треков передают на компьютер, на котором при помощи специальной программы обрабатывают параметры прерывистых треков, определяют яркости точек, интервалы между точками для разных треков, количество зарегистрированных треков в единице объема за единицу времени, вычисляют скорости капель, строят соответствующие гистограммы и определяют распределение по размерам и скоростям, концентрацию капель.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области технологии катализа и приготовления электрокатализаторов и может быть использовано в составе каталитического слоя мембранно-электродного блока (МЭБ) для топливного элемента с твердополимерным электролитом (ТЭ с ТПЭ). Предложен способ изготовления электрокатализатора для твердополимерного топливного элемента со стабилизированным водным балансом, заключающийся в том, что на исходный углеродный носитель наносят частицы SiO2 методом осаждения в объеме этиленгликоля для чего готовят суспензию, состоящую из носителя, смеси растворителей этиленгликоль - вода и изопропилового спирта, перемешивают суспензию с помощью ультразвуковой обработки, к полученной суспензии добавляют коллоидный раствор частиц кремнезема, и проводят осаждение, осуществляют синтез электрокатализатора на основе модифицированного носителя, для чего добавляют водный раствор гексахлорплатиновой кислоты и гомогенизируют его, полученный раствор по каплям приливают в емкость с модифицированным носителем, полученную смесь нагревают до 75°С и выдерживают, быстро поднимают температуру до 180°С и проводят восстановление платины, охлаждают смесь и проводят отмывку осадка, при этом перед отмывкой в охлажденную суспензию добавляют 2 М HCl для снижения рН раствора до 6, проводят трехкратное кипячение осадка в дистилированной воде с ее последующей декантацией, тщательно промывают полученный твердый осадок и сушат в течение 8 часов в вакуумном шкафу при температуре 70°С. Техническим результатом заявляемого изобретения является получение электрокатализатора для топливного элемента с твердополимерным электролитом, обладающего высокими значениями удельной поверхности, электрохимической активной поверхностью и высокой стабильностью. 3 ил., 1 табл., 5 пр. Способ изготовления электрокатализатора для твердополимерного топливного элемента со стабилизированным водным балансом, заключающийся в том, что на исходный углеродный носитель наносят частицы SiO2 методом осаждения в объеме этиленгликоля, для чего в емкости первоначально готовят коллоидный раствор модифицирующего компонента путем смешивания порошка SiO2 и этиленгликоля с добавлением деионизированной воды, раствор подвергают диспергированию, готовят суспензию, состоящую из носителя, смеси растворителей этиленгликоль - вода 1,2:1 об. и изопропилового спирта 1,5 мл, перемешивают суспензию с помощью ультразвуковой обработки с частотой 22-25 кГц в течение 15 минут, к полученной суспензии добавляют коллоидный раствор частиц кремнезема, полученную композицию переливают в емкость и помещают в водяную баню с температурой 40-60°С и проводят осаждение в течение 72 часов при постоянном перемешивании, осуществляют синтез электрокатализатора на основе модифицированного носителя, для чего в емкость добавляют водный раствор прекурсора платиновых частиц гексахлорплатиновую кислоту объемом 60-80 мл и раствор гомогенизируют на магнитной мешалке в течение 30 мин при комнатной температуре, полученный раствор по каплям приливают в емкость с модифицированным носителем при постоянном магнитном перемешивании, полученную смесь со скоростью 1 град/мин нагревают до 75°С и выдерживают в течение 2 часов в токе инертного газа азота или аргона при атмосферном давлении, быстро поднимают температуру до 180°С и проводят восстановление платины в течение часа в токе инертного газа азота или аргона, охлаждают смесь и проводят отмывку осадка, при этом перед отмывкой в охлажденную суспензию добавляют 2 М HCl для снижения рН раствора до 6, проводят трехкратное кипячение осадка в дистилированной воде с ее последующей декантацией, тщательно промывают полученный твердый осадок деионизированной водой и сушат в течение 8 часов в вакуумном шкафу при температуре 70°С

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления высокопористого электрода микробного биотопливного элемента. Повышение удельной поверхности, механической прочности и электропроводности электрода является техническим результатом изобретения, который достигается тем, что готовят суспензию из хитозана концентрацией 1-2 мас.%, в которую добавляют оксид графена или углеродные нанотрубки в количестве 1-5% от массы полимера, или технический углерод в количестве 1-20% от массы полимера, с последующим перемешиванием, добавляют раствор глуатаровый альдегид в количестве 0,5-1,5% от массы полимера с последующим перемешиванием 3-5 мин со скоростью 100 об/мин, после чего полученную суспензию замораживают в жидком азоте до полного замерзания, высушивают в камере лиофильной сушки при давлении 0,220 бар 48 часов с понижением давления до 0,010 мбар и сушкой 2 часа. Полученный композиционный материал имеет размер пор 15-200 мкм, удельную площадь поверхности 5-8 м2/г, модуль Юнга 0,9-3,5 МПа, электропроводность 0,01-0,5 мСм, что обеспечивает эффективность электрода, применяемого для иммобилизации клеток микроорганизмов на нем. 2 ил., 3 пр. Способ изготовления высокопористого электрода микробного биотопливного элемента, включающий получение сузпензии из полимера - хитозана путем растворения его в 1,5-3% растворе уксусной кислоты с дальнейшим перемешиванием 150-200 об/мин до получения раствора с концентрацией 1-2 мас.%, добавление филлера, в качестве которого применяют восстановленный оксид графена или углеродные нанотрубки в количестве 1-5% от массы полимера или технический углерод в количестве 1-20% от массы полимера, перемешивание со скоростью 100-150 об/мин в течение 24 часов, обработку ультразвуком в течение 50-70 минут в случае использования углеродных нанотрубок или 10-20 мин в случаях использования восстановленного оксида графена или технического углерода, добавление в раствор глутарового альдегида в количестве 0,5-1,5% от массы полимера с последующим перемешиванием 3-5 мин со скоростью 100 об/мин, направленную заморозку в жидком азоте до полного замерзания, высушивание в камере лиофильной сушки при давлении 0,220 бар 48 часов с последующим понижением давления до 0,010 мбар и сушкой 2 часа.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области создания линейных ускорителей заряженных частиц. Технический результат - упрощение настройки распределения ускоряющего поля модуля разработанной ускоряющей структуры без существенного снижения энергоэффективности. Конструкция модуля представляет собой корпус цилиндрической формы, выполненный из материалов, характеризующихся сильной электропроводностью. Внутри корпуса резонатора размещены трубки дрейфа с использованием системы прямых опор трубок дрейфа без изменения угла установки опор, при этом опоры трубок дрейфа имеют увеличенный диаметр и цилиндрическую форму. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл. 1. Ускоряющая система линейного резонансного ускорителя, выполненная в форме цилиндрического резонатора с системой встречных опор трубок дрейфа, на концах которых укреплены трубки дрейфа, отличающаяся тем, что внутри корпуса резонатора установлена система прямых опор трубок дрейфа без изменения угла установки опор, при этом опоры трубок дрейфа выполнены в форме цилиндров, где диаметр указанной опоры выбирается в соответствии с формулой: Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) где Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - относительное изменение частоты резонатора, W - запасенная энергия в резонаторе, ?0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, d? - дифференциал аргумента интегрирования, Е0 - напряженность электрического поля до настройки резонатора, Н0 - напряженность магнитного поля до настройки резонатора, ?0 - магнитная проницаемость вакуума, V=?D2H/4, где V - объем опоры трубки дрейфа в форме цилиндра, посредством изменения которого происходит изменение объема резонатора, D и Н - соответственно диаметр и высота опор трубок дрейфа в форме цилиндра. 2. Ускоряющая система по п. 1, где опора трубки дрейфа представляет собой цилиндр с высотой не выше Н, где Н определяется по формуле: H=R-r, где R - радиус корпуса резонатора, r - радиус трубки дрейфа. 3. Ускоряющая система по любому из пп. 1, 2, где опора трубки дрейфа имеет диаметр 96 мм.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)