El Centro Nuclear Federal Ruso — el Instituto Panruso de Investigación Científica de Física Experimental (RFYaTs-VNIIEF) ha obtenido una patente para el diseño de protección radiológica para una instalación de energía nuclear espacial.

La protección radiológica reduce el nivel de radiación del reactor a valores aceptables para la carga útil de la nave espacial. Según la patente, sus elementos deben soportar cambios de temperatura de –100 °C a +300 °C y cargas mecánicas características del vuelo de un cohete portador pesado de múltiples etapas y del módulo de entrega de la instalación a la superficie lunar.

El problema principal que resuelve el diseño está relacionado con el bloque protector que reduce la energía del flujo de neutrones. La descripción considera, en particular, el hidruro de litio y el deuteruro de litio: estos materiales se expanden notablemente al calentarse y se hinchan con la exposición prolongada. Al mismo tiempo, son considerablemente más frágiles que la carcasa metálica de la protección.

En la patente, los autores de la invención proponen instalar el bloque dentro de una carcasa axisimétrica con espacios con respecto a la mayor parte de sus superficies internas. Está sujeto por soportes fijos y móviles: este último está hecho en forma de anillo con una superficie de apoyo cónica y se presiona contra el bloque con uno o varios resortes.

Cuando se calienta, el material protector se expande más que la carcasa y desplaza el soporte móvil; al enfriarse, este vuelve a su posición original. Las superficies cónicas de los soportes mantienen el bloque en las direcciones axial y radial, y la presión constante reduce la probabilidad de que golpee la carcasa durante las cargas de vibración y choque por vibración. El diámetro de la base del cono del soporte fijo, según la patente, es del 15 al 60% del diámetro más pequeño del bloque, equilibrando así el riesgo de desprendimiento periférico y la presión sobre el material.

Algunos puntos de la patente prevén una carcasa delgada axisimétrica alrededor de la parte periférica del bloque, conectada a él mediante finos radios elásticos: esta presiona la periferia hacia el centro y la mantiene en caso de desprendimiento o grietas, para que los fragmentos no caigan en los espacios entre el bloque y la carcasa. Otra opción propone un diseño modular con tabiques entre secciones: esto reduce la masa de cada bloque con resorte y la fuerza de presión requerida, y los tabiques de material que absorbe la radiación gamma permiten alternar capas de protección ligeras y pesadas, reduciendo aún más la masa.

La descripción de la patente también prevé la colocación en los fondos de elementos metálicos de materiales con un alto número atómico, por ejemplo, uranio o tungsteno, para atenuar la radiación gamma. Se propone reducir el componente neutrónico mediante un bloque de hidruro de litio, deuteruro de litio o un material similar.