ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

1. Тепловыделяющий элемент для ядерных реакторов, выполненный в виде крестообразной оболочки, герметизированной по торцам концевыми заглушками, внутри которой размещены топливный сердечник и концевые пробки, отличающийся тем, что топливный сердечник выполнен из материала, состоящего из частиц диоксида урана и частиц алюминия, поры между которыми заполнены алюминиевым сплавом, при этом объемное содержание частиц диоксида урана составляет 15-45%, частиц алюминия 25-55% и алюминиевого сплава 30-45%, а размер частиц диоксида урана составляет 50-1000 мкм и частиц алюминия 50-500 мкм.
2. Тепловыделяющий элемент по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена из нержавеющей стали, например, сталь 06Х16Н15М3Б.
3. Тепловыделяющий элемент по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена из циркониевого сплава, например, сплава Zr+1%Nb.
4. Тепловыделяющий элемент по п.1, отличающийся тем, что концевые пробки выполнены из частиц малопоглощающего нейтроны материала в виде оксида алюминия, или циркония, или алюминий-циркониевого сплава, содержание частиц составляет 55-70 об.%, поры между частицами заполнены алюминиевым сплавом, а размер частиц составляет 50-1000 мкм.
5. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий профилирование оболочки в крестообразную форму, отличающийся тем, что после профилирования оболочку подвергают термообработке для снятия внутренних напряжений и соединяют с концевой заглушкой, в оболочку засыпают материал, выполненный из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий нижнюю концевую пробку, затем засыпают материал, состоящий из частиц диоксида урана и частиц алюминия, и далее в оболочку засыпают материал, выполненный из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий верхнюю концевую пробку, затем поры между частицами заполняют алюминиевым сплавом, температура плавления которого на 50-100°С ниже температуры плавления алюминия, например, сплавом состава Al+12%Si, или Al+12%Si+2%Ni и оболочку соединяют со второй концевой заглушкой.
6. Способ изготовления по п.5, отличающийся тем, что в оболочку засыпают материал, состоящий из конгломератов механически соединенных частиц диоксида урана и частиц алюминия.
2
3
7. Тепловыделяющий элемент для ядерных реакторов, выполненный в виде крестообразной оболочки, герметизированной по торцам концевыми заглушками, внутри оболочки размещены топливный сердечник и концевые пробки, отличающийся тем, что топливный сердечник выполнен из частиц уран-алюминиевого интерметаллидного соединения UAl или UAl, содержащего стабилизирующие добавки в виде кремния, или олова, или циркония в количестве 0,5-5,0 мас.%, и инертного разбавителя в виде частиц оксида алюминия, или циркония, или алюминий-циркониевого сплава, поры между частицами заполнены алюминиевым сплавом, объемное содержание частиц интерметаллидного соединения урана составляет 45-70%, частиц инертного разбавителя 1-10% и алюминиевого сплава 30-45%, а размер частиц интерметаллидного соединения урана составляет 50-1000 мкм и частиц инертного разбавителя 50-500 мкм.
8. Тепловыделяющий элемент по п.7, отличающийся тем, что оболочка выполнена из нержавеющей стали, например, сталь 06Х16Н15М3Б.
9. Тепловыделяющий элемент по п.7, отличающийся тем, что оболочка выполнена из циркониевого сплава, например, сплава Zr+1%Nb.
10. Тепловыделяющий элемент по п.7, отличающийся тем, что концевые пробки выполнены из частиц малопоглощающего нейтроны материала в виде оксида алюминия, или циркония, или алюминий-циркониевого сплава, содержание частиц составляет 55-70 об.%, поры между частицами заполнены алюминиевым сплавом, а размер частиц составляет 50-1000 мкм.
11. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий профилирование оболочки в крестообразную форму, отличающийся тем, что после профилирования оболочку подвергают термообработке для снятия внутренних напряжений и соединяют с концевой заглушкой, в оболочку засыпают материал, выполненный из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий нижнюю концевую пробку, затем засыпают смесь частиц уран-алюминиевого интерметаллидного соединения и частиц инертного разбавителя, и далее в оболочку засыпают материал из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий верхнюю концевую пробку, затем поры между частицами заполняют алюминиевым сплавом, например, сплавом состава Al+12%Si, или Al+12%Si+2%Ni, и оболочку соединяют со второй концевой заглушкой.
12. Тепловыделяющий элемент для ядерных реакторов, выполненный в виде крестообразной оболочки, герметизированной по торцам концевыми заглушками, внутри оболочки размещены топливный сердечник и концевые пробки, отличающийся тем, что по оси крестообразной оболочки установлен вытеснитель объема, выполненный из малопоглощающего нейтроны материала, например, алюминия или циркония, длина которого превышает длину топливного сердечника, а остаточный объем заполнен образующим топливный сердечник материалом из смеси частиц урансодержащего материала, например, диоксида урана, и частиц инертного разбавителя из оксида алюминия, или из циркония, или из алюминий-циркониевого сплава, поры между которыми заполнены алюминиевым сплавом, объемное содержание урансодержащих частиц составляет 45-70%, частиц инертного разбавителя 1-10% и алюминиевого сплава 30-45%.
13. Тепловыделяющий элемент по п.12, отличающийся тем, что оболочка выполнена из нержавеющей стали, например, сталь 06Х16Н15М3Б.
14. Тепловыделяющий элемент по п.12, отличающийся тем, что оболочка выполнена из циркониевого сплава, например, сплава Zr+1%Nb.
15. Тепловыделяющий элемент по п.12, отличающийся тем, что концевые пробки выполнены из частиц малопоглощающего нейтроны материала в виде оксида алюминия, или циркония, или алюминий-циркониевого сплава, содержание частиц составляет 55-70 об.%, поры между частицами заполнены алюминиевым сплавом, а размер частиц составляет 50-1000 мкм.
16. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий профилирование оболочки в крестообразную форму, отличающийся тем, что после профилирования оболочку подвергают термообработке для снятия внутренних напряжений и соединяют с концевой заглушкой, по оси оболочки устанавливают вытеснитель объема, в оболочку засыпают материал из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий нижнюю концевую пробку, затем засыпают смесь частиц урансодержащего материала и частиц инертного разбавителя, и далее в оболочку засыпают материал из частиц оксида алюминия, или частиц циркония, или частиц алюминий-циркониевого сплава, образующий верхнюю концевую пробку, затем поры между частицами заполняют алюминиевым сплавом, например, сплавом состава Al+12% Si, или Al+12% Si+2% Ni, и оболочку соединяют со второй концевой заглушкой.