Спосіб віддалення ракетними системами радіоактивних відходів

Спосіб віддалення ракетними системами радіоактивних ВІДХОДІВ, заснований на віддалені капсули з радіоактивними відходами у космічний простір, що включає виведення капсули на проміжну Винахід відноситься до галузі ракетної техніки і її застосування для захисту екології земної біосфери від радіоактивних ВІДХОДІВ Винахід може бути використаний для віддалення радіоактивних ВІДХОДІВ за межі земної біосфери Відомо, ЩО ОСНОВНИЙ внесок у накопичення радіоактивних ВІДХОДІВ дають відходи атомних електростанцій Це тепловиділяючі елементи (ТВЕли), що містять високоактивні та довгоіснуючі відходи, а також "невигорілий" уран і плутоній, що накопичився Відомий спосіб зменшення обсягу радіоактивних ВІДХОДІВ (РВ), див журнали "Nuclear News", США, № 14,1987 р, "Nuclear Engineering International", Великобританія, Т 32, № 400, 1987 p, складається у наступній ПОСЛІДОВНОСТІ операцій - РВ спалюють, димові гази очищають методами адсорбції і фільтрації, - зону, забруднену радіонуклідами, піддають цементуванню, або захищають відомими екранами У результаті обсяг РВ зменшується у 20-100 разів Недоліками цього способу є - після застосування способу "спалювання" залишаються високоактивні довгоіснуючі відходи, присутність яких у земній біосфері являють загро орбіту навколо Землі, який відрізняється тим, що після виведення капсули на проміжну орбіту сполучають площину и руху з площиною руху астероїда поховання за допомогою імпульсів ракетних двигунів, після чого виводять капсулу на траєкторію, дотичну до пролонгованої траєкторії астероїда за допомогою сполучення гравітаційного маневру з імпульсами ракетних двигунів, доставляють капсулу у зону дотику орбіт раніше прибуття до неї астероїда, після чого орієнтують капсулу передньою частиною назустріч астероїду, коректують рух капсули до зіткнення з астероїдом, та занурюють капсулу у поверхневі шари астероїда зу людям, тим більше, що за тисячі років існування можливе руйнування капсул їхнього збереження в земних шарах поховання, - висока вартість і складність устаткування для "спалювання" і необхідність виділення територій для будівлі й експлуатації заводів очищення (зменшення) РВ Відомий спосіб поховання РВ див "Бюлетень іноземної комерційної інформації" № 44 від 14 04 1988 р. що складається в наступній ПОСЛІДОВНОСТІ операцій - ТВЕли, що відробили, поміщають у герметичні контейнери з МІДІ і заливають свинцем, - контейнери з ТВЕлами поміщають у спеціальних спорудженнях "могильниках", обладнаних системами контролю і вентиляції, піднімальним механізмами і т д Недоліками цього способу ізоляції РВ є - довгоіснуючі радіоактивні елементи залишаються в земній біосфері і являють загрозу людям навіть у спеціалізованих контейнерах, тому що, незважаючи на їхнє розміщення у вилучених від людей місцях - на дні морів, у соляних шахтах, існує імовірність їхнього руйнування при земних катаклізмах, - будівля й експлуатація таких могильників коштує дорожче, ніж запропонований у заявці на винахід спосіб віддалення РВ за межі земної біосфери О со 47320 Відомий спосіб ізоляції РВ, див статті А Коваль, В Короб "Радюаісгивні відходи у космос", журнал "Наука в СРСР", №6, 1991 р, стор 92, а також статті Н Іванова "Космічна ІЗОЛЯЦІЯ РАВ ЯК напрямок конверсії", журнал "Енергія", № 4, 1994 р, стор 11, що складається в наступній ПОСЛІДОВНОСТІ операцій - РВ поміщають у капсули, які захищені захисною оболонкою, а капсули встановлюють на ракетах-носіях у складі орбітальної ступені, - виводять орбітальну ступінь ракети-носія на траєкторію, що попадає на Сонце, при цьому використовують гравітаційний маневр, наприклад, з обльотом Юпітера Цей спосіб прийнятий як прототип Недоліками прототипу є Необхідність забезпечити орбітальній ступені швидкість щодо Землі близько ЗОкм/сек, що призводить до нераціонального, у порівнянні зі способом, що заявляється, співвідношенню ваги й обсягу, що віддаляються РВ до стартової ваги ракетиносія Застосування гравітаційного маневру, трохи компенсує цей недолік, однак приводить до дуже високих вимог до системи керування орбітальної ступені Наслідком цього є - висока вартість засобів віддалення РВ, у порівнянні з вартістю застосування пропонованого способу, за рахунок того, що необхідно здійснювати більшу КІЛЬКІСТЬ запусків ракет-носмв, при віддаленні однакової КІЛЬКОСТІ РВ, - менша надійність, у порівнянні зі способом, що заявляється, тому що немає достатньої практики застосування гравітаційних маневрів на віддаленнях міжпланетного масштабу Задачею запропонованого способу є рятування земної біосфери від довгоіснуючихта високоактивних ВІДХОДІВ, а також у здешевленні процесу Рішення задачі досягається виконанням наступної ПОСЛІДОВНОСТІ операцій Виводять орбітальну ступінь з капсулою на проміжну навколоземну орбіту Ця операція збігається з операціями прототипу, наступні операції складають новизну способу, що заявляється - сполучають площину траєкторії капсули з площиною орбіти астероїда поховання, після чого - виводять капсулу на орбіту, дотичну до орбіти астероїда, за допомогою сполучення гравітаційного маневру з імпульсами ракетних двигунів, - орієнтують капсулу передньою частиною назустріч астероїду, - виконують корекцію траєкторії польоту капсули таким чином, щоб астероїд, що доганяє, зіткнувся з капсулою, - занурюють капсулу у поверхневі шари астероїда Таким чином, виконується задача пропонованого способу - радіоактивні відходи назавжди віддаляються за межі земної біосфери Виконується і задача винаходу в частині зменшення вартості ізоляції РВ, оскільки для виносу орбітальної ступені на траєкторію, дотичну до траєкторії астероїда поховання, досить розвити швидкість, стосовно Землі, істотно нижче ЗОкм/сек, необхідних у випадку реалізації способу-прототипу При рівній стар товій вазі ракети-носія, вага корисного навантаження - капсули з РВ збільшується (у порівнянні з застосуванням способу-прототипу) більш ніж у два рази Подробиці виконання способу показані далі Обробляють у наземних умовах ТВЕли, що відробили, і виділяють з них склад, що містить довгоіснуючі елементи, що підлягають космічної ІЗОЛЯЦІЇ Приклад такого складу приведений у статті М Герценшейна, В Короба "Радіоактивні відходи у космос? Чому б ні", журнал "Енергія", № 6, 1991 р,стор 32 Склад радіоактивних ВІДХОДІВ залежить від режиму реактора, інтенсивності нейтронного потоку і швидкості вигоряння Наприклад, у реакторах на легкій воді з однієї тонни ядерного палива за три роки експлуатації утвориться 35 кілограм осколків розподілу з атомною вагою від 80 до 140 і 14 кілограм актинідів, атомна вага яких більш 200 Якби удалося досягти ідеальної переробки РВ, то з однієї тони палива у відходи, що підлягають віддаленню, було б виділено 0,475кг нептунію 237, 0,12кг америцію 243, і 0,04кг кюрію 244, тобто менш одного кілограма Досягти ідеальної переробки на практиці не вдається, тому реальна КІЛЬКІСТЬ високоактивних ВІДХОДІВ, ЩО підлягають від даленню у космічний простір складає 72,428кг на 1 ГВт електроенергії, що вироблена Склад, що підлягає віддаленню, змішують з керамічною масою і поміщають у капсулу, що входить до складу орбітальної ступені ракети-носія Капсулу поміщають на борт орбітальної ступені Орбітальну ступінь з капсулою установлюють на ракеті-носм і підготовляють до пуску Вибирають астероїд поховання, при цьому дотримують наступні вимоги - орбіта астероїда ніколи не перетинається з орбітою Землі, - розміри астероїда і його будівля дозволяють занурення у поверхневі шари астероїда капсул з радіоактивними відходами Сьогодні достатньо велика КІЛЬКІСТЬ астероїдів, що задовольняють цим вимогам Проводять розрахунки траєкторії орбітальної ступені з капсулою, дотичної до траєкторії астероїда поховання При цьому вибирають таку траєкторію, щоб капсула прийшла у зону зустрічі раніше астероїда У цьому випадку астероїд "доганяє" капсулу, швидкість якої, стосовно Землі, менше швидкості астероїда Старт ракети-носія з капсулою на борту виконують у термін, що залежить від взаємного положення траєкторії Землі і астероїда Орбітальну ступінь спочатку виводять на проміжну орбіту навколо Землі При русі по проміжній орбіті уточнюються параметри подальшої траєкторії, з урахуванням поточних параметрів руху астероїда, уточнюють зону зустрічі Сполучають площину руху капсули з площиною руху астероїда поховання за допомогою імпульсів ракетних двигунів Виводять капсулу на траєкторію, дотичну до пролонгованої траєкторії астероїда При цьому траєкторію руху капсули вибирають з використанням гравітаційного впливу Місяця, або планет 47320 Доставляють капсулу у зону дотику орбіт раніше прибуття до неї астероїда Орієнтують капсулу передньою частиною назустріч астероїду Коректують траєкторію капсули по командам з Землі, доки бортова система капсули (наприклад, радіолокаційна або оптична) "захопить" астероїд Після ЦЬОГО корекцію руху капсули виконують автономно до зіткнення з астероїдом У процесі зіткнення капсулу занурюють у поверхневі шари астероїда Таким чином виконують рішення задачі - від далення довгоіснуючих радіоактивних ВІДХОДІВ за межі земної біосфери назавжди, на мільйони років Спосіб може бути реалізованим за допомогою сучасних ракетних комплексів Спосіб може бути реалізованим будь-якою країною з розвинутою ракетною галуззю Доречно об'єднати зусилля країн для втілення у життя способу, що пропонується, враховуючи глобальність проблеми позбавлення планети від радіоактивних ВІДХОДІВ ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71