Новое изобретение ученых Нижегородского государственного технического университета - «Дистанционирующая и перемешивающая решётка тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора» – это конструктивный элемент, отвечающий за безопасную и стабильную работу активной зоны ядерного реактора.
Техническое решение разработали девять учёных и инженеров НГТУ: Сергей Дмитриев, Татьяна Демкина, Александр Добров, Денис Доронков, Даниил Курицин, Данил Николаев, Антон Рязанов, Алексей Пронин и Дмитрий Солнцев.
Внутри ядерного реактора расположены тепловыделяющие сборки - пучки длинных стержней (тепловыделяющих элементов, или твэлов), в которых происходит ядерная реакция с выделением тепла. Между этими стержнями протекает теплоноситель, который отводит тепло для дальнейшего производства электроэнергии.
Чтобы стержни сохраняли строго заданное положение и не соприкасались друг с другом, а теплоноситель равномерно омывал их поверхности, используются специальные решётки - дистанционирующие и перемешивающие. Именно такую решётку усовершенствованной конструкции и защищает полученный патент. На разработку новой конструкции у специалистов ушло более года.
«Если решётки нет или она в плохом состоянии, стержни начнут вибрировать, тереться друг о друга и в итоге повреждаться. В некоторых местах жидкость будет застаиваться и перегреваться. Это может привести к аварии: расплавлению стержней и выходу радиоактивности. Реактор придётся срочно останавливать», - отметил один из авторов изобретения, кандидат технических наук Денис Доронков.
Авторы запатентованного изобретения выделяют следующие ключевые результаты, достигнутые в запатентованной конструкции:
- повышенная безопасность (направленные поперечные течения теплоносителя выравнивают температурное поле в поперечном сечении сборки и предотвращают возникновение местных зон перегрева, что повышает теплотехническую надёжность активной зоны);
- геометрическая стабильность (жёсткая фиксация тепловыделяющих элементов при помощи пружинистых элементов и уголков жёсткости обеспечивает устойчивое положение всего пучка стержней, исключая нежелательные вибрации и фреттинг-коррозию);
- упрощение производства и сборки (применение пластин одинаковой ширины и толщины, а также симметричная схема расположения дефлекторов существенно сокращают количество уникальных деталей и упрощают технологический процесс сборки решётки по сравнению с существующими аналогами).
В отличие от прототипа (евразийский патент EA 041297), в котором использовались пластины разной ширины и несимметричная схема расположения дефлекторов, новая конструкция основана на пластинах единой конфигурации. Это позволило уменьшить число типоразмеров деталей и исключить расположение дефлекторов в непосредственной близости от поверхности тепловыделяющих элементов, что ранее создавало риск повреждения их оболочки при вибрациях. К тому же старые решётки были гораздо сложнее в сборке.
Работоспособность новой решётки проверялась с помощью компьютерного моделирования с помощью CFD-программы «ЛОГОС». Проведение экспериментальных исследований является следующим этапом.
«С точки зрения экономики, беря также во внимание количество уникальных деталей, можно с уверенностью сказать, что удешевление производства новой решётки может составить более десяти процентов», – подчеркнул Денис Доронков.
В настоящее время проведён комплекс лабораторных испытаний и созданы первые прототипы решёток из пластика и металла. Новая решётка планируется к применению в активной зоне реакторов типа «РИТМ», эксплуатирующихся на новейших атомных ледоколах. Кроме того, изобретение можно использовать на атомных станциях малой мощности и плавучих атомных энергоблоках. После доработки конструкции решётка может быть применена в составе ядерных реакторов большой мощности (ВВЭР).
Изобретение относится к области ядерной техники и классифицировано по Международной патентной классификации: G21C 3/322, G21C 3/352, G21C 3/356. Патент № 053629 выдан Нижегородскому государственному техническому университету им. Р.Е. Алексеева Евразийским патентным ведомством (ЕАПВ). Заявка № 202592110 была подана 13 августа 2025 года, патент выдан 2 июня 2026 года. Описание изобретения опубликовано в бюллетене Евразийского патентного ведомства «Изобретения (евразийские заявки и патенты)» № 6 за 2026 год.
