Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) получил патент на конструкцию радиационной защиты для космической ядерной энергетической установки.
Радиационная защита снижает уровень излучения от реактора до значений, допустимых для полезной нагрузки космического аппарата. По патенту, её элементы должны переносить изменение температур от –100 °С до +300 °С и механические нагрузки, характерные для полёта тяжёлой многоступенчатой ракеты-носителя и модуля доставки установки на поверхность Луны.
Основная проблема, которую решает конструкция, связана с защитным брикетом, снижающим энергию потока нейтронов. В описании рассматриваются, в частности, гидрид лития и дейтерид лития: эти материалы заметно расширяются при нагреве, а при длительном облучении — распухают. Одновременно они существенно более хрупкие, чем металлический корпус защиты.
В патенте авторы изобретения предлагают устанавливать брикет внутри осесимметричной оболочки с зазорами относительно большей части её внутренних поверхностей. Его удерживают неподвижная и подвижная опоры: последняя выполнена в виде кольца с конической опорной поверхностью и поджимается к брикету одной или несколькими пружинами.
При нагреве защитный материал расширяется сильнее корпуса и смещает подвижную опору; при охлаждении она возвращается обратно. Конические поверхности опор удерживают брикет в осевом и радиальном направлениях, а постоянное поджатие снижает вероятность его ударов о корпус при вибрационных и виброударных нагрузках. Диаметр основания конуса неподвижной опоры, по патенту, составляет от 15 до 60% наименьшего диаметра брикета — так балансируются риск откола периферии и давление на материал.
Отдельные пункты патента предусматривают осесимметричный тонкостенный кожух вокруг периферийной части брикета, соединённый с ним тонкими упругими спицами: он поджимает периферию к центру и удерживает её при отколе или трещинах, чтобы осколки не попали в зазоры между брикетом и корпусом. Ещё один вариант предполагает модульную конструкцию с перегородками между секциями: это снижает массу каждого подпружиненного брикета и требуемое усилие поджатия, а перегородки из материала, поглощающего гамма-излучение, позволяют чередовать лёгкие и тяжёлые слои защиты, дополнительно снижая массу.
В описании патента также предусмотрено размещение на днищах металлических элементов из материалов с большим атомным числом — например, урана или вольфрама — для ослабления гамма-излучения. Нейтронную составляющую предлагается снижать за счёт брикета из гидрида лития, дейтерида лития или аналогичного материала.