ТВЕРДОЕ ПРОСЛОЕЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ОТКРЫТЫМИ ПОРАМИ ДЛЯ ТОПЛИВНОГО СТЕРЖНЯ

1. Топливный стержень, проходящий в продольном направлении (XX'), содержащий множество топливных таблеток (5), уложенных в стопку друг на друга в форме колонны, и оболочку (1), выполненную из материала, проницаемого для нейтронов, окружающую колонну таблеток, в котором оболочка и таблетки имеют круглое поперечное сечение, поперечное продольному направлению (XX'), и в котором прослоечное соединение, также с круглым поперечным сечением, поперечным продольному направлению (XX'), выполненное из материала, проницаемого для нейтронов, вставлено между оболочкой и колонной уложенных в стопку таблеток, по меньшей мере, по высоте колонны, отличающийся тем, что прослоечное соединение является твердой структурой (3), механически не связанной с оболочкой (1) и с колонной таблеток (5), с высокой теплопроводностью и открытыми порами, причем эта твердая структура имеет достаточно высокий коэффициент теплопроводности для переноса тепла между колонной таблеток и оболочкой и допускает деформацию сжатия по своей толщине, чтобы сжиматься в результате трехмерного разбухания таблеток в условиях облучения, причем начальная толщина соединения и его коэффициент сжатия таковы, что механическая нагрузка, оказываемая на оболочку таблетками в условиях облучения, оказываются меньше заранее определенного порогового значения.
2. Топливный стержень по п.1, в котором открытые поры прослоечного соединения имеют объем, составляющий, по меньшей мере, 30% полного объема прослоечного соединения, созданного при изготовлении.
3. Топливный стержень по п.2, в котором открытые поры прослоечного соединения имеют объем от 30% до 95% полного объема прослоечного соединения, созданного при изготовлении.
4. Топливный стержень по п.3, в котором открытые поры прослоечного соединения имеют объем от 50% до 85% полного объема прослоечного соединения, созданного при изготовлении.
5. Топливный стержень по п.1, в котором толщина прослоечного соединения в своем сечении, поперечном направлению (XX') превышает, по меньшей мере, 4% радиуса таблеток.
6. Топливный стержень по п.1, в котором прослоечное соединение состоит из одной или нескольких волокнистых структур, например, оплетки(ок), и/или нетканой(ых) ткани(ей), и/или сети(ей), и/или ткани(ей), и/или вязаной(ых) ткани(ей).
7. Топливный стержень по п.6, открытые поры прослоечного соединения имеют объем от 50% до 85% полного объема прослоечного соединения, созданного при изготовлении, причем прослоечное соединение, образованное волокнистой(ыми) структурой(ами), имеет объемный процент волокон от 15 до 50%.
8. Топливный стержень по п.6, в котором прослоечное соединение выполнено из оплетки, содержащей слой углеродных волокон, и слой, содержащий волокна карбида кремния, наложенный на слой углеродных волокон.
9. Топливный стержень по п.1, в котором прослоечное соединение выполнено из одного или нескольких ячеистых материалов, например, пены.
10. Топливный стержень по п.1, в котором прослоечное соединение выполнено на основе керамики.
11. Топливный стержень по п.1, в котором прослоечное соединение выполнено на основе металла.
12. Топливный стержень по п.1, в котором твердое соединение с открытыми порами имеет высоту, превышающую высоту колонны уложенных в стопку таблеток, причем различие в высоте между твердым соединением и колонной уложенных в стопку таблеток выбирается таким образом, чтобы гарантировать, что колонна таблеток остается обращенной к соединению аксиально на протяжении фазы облучения в ходе эксплуатации ядерного реактора, в котором будет использоваться топливный стержень, причем колонна таблеток подвергается удлинению за счет разбухания в условиях облучения на протяжении фаза облучения.
13. Способ изготовления топливного стержня, содержащий этапы, на которых
a/ по меньшей мере, частично, формируют соединение с круглым поперечным сечением, выполненное из материала, проницаемого для нейтронов, в форме структуры (3) с высокой теплопроводностью и с открытыми порами, способное деформироваться при сжатии по своей толщине,
b/ вставляют, по меньшей мере, частично сформированное соединение в цилиндрическую оболочку (1) с круглым поперечным сечением, которая открыта, по меньшей мере, на одном из своих концов, выполненную из материала, проницаемого для нейтронов,
c/ вставляют множество топливных таблеток таким образом, чтобы не превышать высоту соединения, внутрь соединения, вставленного в цилиндрическую оболочку с круглым поперечным сечением;
d/ полностью закрывают оболочку после окончательного формирования соединения.
14. Способ по п.13, согласно которому этап a/ осуществляется с использованием подэтапов, на которых
- накладывают слой оплетки, содержащий волокна карбида кремния, на слой оплетки, содержащий углеродные волокна, установленный на оправке,
- сжимают двухслойную оплетку в цилиндрической форме,
- добавляют растворимое связующее вещество в сжатую оплетку,
- выпаривают растворитель,
этап b/ осуществляется с использованием оправки, вокруг которой оплетка находится в контакте,
и далее, на этапе c/, термическая обработка осуществляется в условиях вакуума для устранения связующего вещества и, таким образом, приведения соединения в контакт с множеством уложенных в стопку таблеток и с оболочкой.
15. Способ по п.14, согласно которому, слои оплетки относятся к двухмерному типу с углом плетения 45° относительно оси оправки.
16. Способ по п.13, согласно которому этап a/ осуществляется с использованием подэтапов, на которых
- осуществляют иглопробивание сетей углеродных волокон в форме трубы на оправке,
- осуществляют термическую обработку,
- сжимают термообработанную трубу в цилиндрической форме,
- добавляют растворимое связующее вещество в сжатую трубу,
- выпаривают растворитель,
этап b/ осуществляется с использованием оправки, вокруг которой труба находится в контакте,
и далее, на этапе c/, термическая обработка осуществляется в условиях вакуума для устранения связующего вещества и, таким образом, приведения соединения в контакт с множеством уложенных в стопку таблеток и с оболочкой.
17. Способ по п.13, согласно которому этап a/ осуществляется с использованием подэтапов, на которых
- формируют трубу углеродной пены, образованной открытыми ячейками,
- осуществляют химическое осаждение из паровой фазы (CVD) сплава W-Re на трубу углеродной пены.