ЯДЕРНЫЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

1. Изделие, содержащее:
кольцевое ядерное топливо,
прокладку, расположенную снаружи от кольцевого ядерного топлива, и
слой оболочки, расположенный снаружи прокладки,
причем прокладка содержит первую область, расположенную рядом с ядерным топливом и содержащую первый материал, и вторую область, расположенную рядом со слоем оболочки и содержащую второй материал, который отличается от первого материала.
2. Изделие по п. 1, в котором первый материал выполнен с возможностью ослабления межатомной диффузии между первым материалом и кольцевым ядерным топливом.
3. Изделие по п. 1, в котором первый материал и второй материал выполнены с возможностью ослабления межатомной диффузии между первым и вторым материалами.
4. Изделие по п. 1, в котором второй материал выполнен с возможностью ослабления межатомной диффузии между вторым материалом и оболочкой.
5. Изделие по п. 1, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере одно топливо, выбранное из U, Th, Am, Np и Pu.
6. Изделие по п. 1, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере один огнеупорный материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
7. Изделие по п. 1, в котором слой оболочки содержит по меньшей мере один материал, выбранный из металла, металлического сплава и керамики.
8. Изделие по п. 1, в котором слой оболочки содержит сталь, которая по существу вся имеет по меньшей мере одну фазу, выбранную из мартенситной фазы, ферритовой фазы и аустенитной фазы.
9. Изделие по п. 1, в котором слой оболочки содержит по меньшей мере одну сталь, выбранную из мартенситной стали, ферритной стали, аустенитной стали, стали с дисперсными оксидами, стали Т91, стали Т92, стали НТ9, стали 316 и стали 304.
10. Изделие по п. 1, в котором ядерное топливо, прокладка и слой оболочки механически связаны.
11. Изделие по п. 1, в котором первая область прокладки расположена в первом слое, а вторая область прокладки расположена во втором слое.
12. Изделие по п. 11, в котором первый слой и второй слой механически связаны.
13. Изделие по п. 2, в котором по меньшей мере один из первого материала и второго материала содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
14. Изделие по п. 1, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере 90% по весу U.
15. Реактор для выработки энергии, содержащий изделие по п. 1.
16. Ядерный тепловыделяющий элемент, содержащий:
кольцевое ядерное топливо,
прокладку, расположенную снаружи от ядерного топлива и содержащую первый слой, контактирующий с ядерным топливом, и второй слой, и
слой оболочки, расположенный снаружи прокладки и содержащий по меньшей мере один материал, выбранный из металла, металлического сплава и керамики, причем оболочка контактирует со вторым слоем прокладки.
17. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере один огнеупорный материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
18. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере 90% по весу U.
19. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором слой оболочки содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Cr, С, Mo, Ni, Mn, V, W, Si, Cu, N, S и P.
20. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором слой оболочки содержит по меньшей мере одну сталь, выбранную из мартенситной стали, ферритной стали, аустенитной стали, стали с дисперсными оксидами, стали Т91, стали Т92, стали НТ9, стали 316 и стали 304.
21. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
22. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором второй слой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
23. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой имеет толщину приблизительно 20 мкм.
24. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором второй слой имеет толщину приблизительно 10 мкм.
25. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором по меньшей мере одно из (i) ядерного топлива и первого слоя и (ii) слоя оболочки и второго слоя по существу свободно от межатомной диффузии между указанными слоями при температуре, большей или равной комнатной температуре.
26. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором по меньшей мере одно из (i) ядерного топлива и первого слоя и (ii) слоя оболочки и второго слоя по существу свободно от межатомной диффузии между указанными слоями при температуре, большей или равной приблизительно 95°С.
27. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой и второй слой по существу свободны от межатомной диффузии между указанными слоями при температуре, большей или равной 350°С.
28. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой и второй слой по существу свободны от межатомной диффузии между указанными слоями.
29. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, дополнительно содержащий переходный слой, расположенный между первым слоем и вторым слоем и имеющий толщину, меньшую или равную от приблизительно 2 до приблизительно 5 мкм.
30. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой по существу не содержит атомов элементов, продиффундировавших из оболочки.
31. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором второй слой по существу не содержит атомов элементов, продиффундировавших из топлива.
32. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, в котором первый слой и второй слой содержат различные материалы.
33. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16, по существу не содержащий натрия между ядерным топливом и слоем оболочки.
34. Реактор для выработки энергии, содержащий ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16.
35. Энергоустановка, содержащая ядерный тепловыделяющий элемент по п. 16.
36. Ядерный тепловыделяющий элемент, содержащий:
первое и второе ядерные топлива, каждое из которых имеет первый конец и второй конец, и
слой оболочки, расположенный снаружи по меньшей мере одного из первого и второго ядерного топлива, и
разделитель, расположенный между первым концом одного из первого и второго ядерного топлива и вторым концом другого из первого и второго ядерного топлива,
причем разделитель содержит первую область, контактирующую с первым концом одного из первого и второго элементов топлива, и вторую область, контактирующую со вторым концом другого из первого и второго элементов топлива.
37. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, в которой разделитель выполнен с возможностью ослабления расширения по меньшей мере одного из первого и второго ядерного топлива в осевом направлении.
38. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, дополнительно содержащий второй разделитель, расположенный проксимально над нижней поверхностью ядерного тепловыделяющего элемента.
39. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, в котором по меньшей мере одна из первой области и второй области содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
40. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, в котором разделитель выполнен с возможностью ослабления межатомной диффузии между ядерным топливом и слоем оболочки по меньшей мере в одном из: первом конце первого ядерного топлива или втором конце второго ядерного топлива.
41. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, в которой разделитель содержит по меньшей мере первый слой, имеющий первую область, и второй слой, имеющую вторую область.
42. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36, дополнительно содержащий прокладку, расположенную поверх по меньшей мере одного из первого и второго ядерного топлива,
причем прокладка содержит по меньшей мере первый слой, выполненный с возможностью контакта с по меньшей мере одним из первого и второго ядерного топлива, и
второй слой, выполненный с возможностью контакта с оболочкой.
43. Реактор для выработки энергии, содержащий ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36.
44. Энергоустановка, содержащая ядерный тепловыделяющий элемент по п. 36.
45. Способ изготовления ядерной тепловыделяющей сборки, включающий:
выбор кольцевого ядерного топлива и слоя оболочки снаружи ядерного топлива;
размещение первого слоя прокладки снаружи ядерного топлива, причем первый слой контактирует с ядерным топливом; и
размещение второго слоя прокладки внутри слоя оболочки, причем второй слой контактирует со слоем оболочки.
46. Способ по п. 45, в котором дополнительно обжимают по меньшей мере два из: ядерного топлива, прокладки и оболочки.
47. Способ по п. 45, в котором дополнительно над ядерным топливом выполняют по меньшей мере один процесс, выбранный из литья, экструзии, прокатки, сварки труб и бесшовной сварки.
48. Способ по п. 45, в котором дополнительно:
нагревают ядерное топливо до первой температуры по меньшей мере температуры бета-перехода ядерного топлива и
охлаждают ядерное топливо до второй температуры, которая ниже, чем первая температура, при условии, которое способствует формированию равноосных зерен.
49. Способ по п. 45, в котором размещение по меньшей мере одного из первого слоя и второго слоя включает по меньшей мере одно из: осаждение из паровой фазы и электрохимическое покрытие.
50. Способ по п. 45, в котором дополнительно связывают первый слой и второй слой.
51. Способ использования тепловыделяющей сборки, включающий:
выбор тепловыделяющей сборки, содержащей множество тепловыделяющих элементов, причем тепловыделяющие элементы содержат:
кольцевое ядерное топливо,
прокладку, расположенную снаружи от кольцевого ядерного топлива, и
оболочку, расположенную снаружи прокладки,
причем прокладка имеет первую область, расположенную рядом с ядерным топливом и содержащую первый материал, и вторую область, расположенную рядом со слоем оболочки и содержащую второй материал, который отличается от первого материала;
выработку энергии с использованием тепловыделяющей сборки и
ослабление межатомной диффузии между по меньшей мере одним из (i) первым материалом и вторым материалом; (ii) первым материалом и ядерным топливом; и (iii) вторым материалом и слоем оболочки.
52. Способ по п. 51, в котором прокладка содержит по меньшей мере первый слой, имеющий первую область, и второй слой, имеющий вторую область.
53. Способ по п. 51, в котором указанную выработку осуществляют при температуре, равной по меньшей мере 300°С.
54. Способ по п. 51, в котором после указанной выработки первая область является по существу свободной от элементов из слоя оболочки, а вторая область является по существу свободной от элементов из ядерного топлива.
55. Способ по п. 51, в котором по меньшей мере один из тепловыделяющих элементов по существу не содержит натрия между ядерным топливом и оболочкой.
56. Ядерный тепловыделяющий элемент, содержащий:
кольцевое ядерное топливо,
прокладку, расположенную снаружи от кольцевого топлива, содержащую первый слой, контактирующий с ядерным топливом, и второй слой, и
слой оболочки, расположенный снаружи прокладки и содержащий по меньшей мере один материал, выбранный из металла, металлического сплава и керамики, причем слой оболочки контактирует со вторым слоем прокладки, и
переходный слой, расположенный между первым слоем и вторым слоем и имеющий толщину, меньшую или равную от приблизительно 2 мкм до приблизительно 5 мкм.
57. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 56, в котором ядерное топливо содержит по меньшей мере 90% по весу U.
58. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 56, в котором по меньшей мере один из первого слоя и второго слой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из Nb, Mo, Та, W, Re, Zr, V, Ti, Cr, Ru, Rh, Os, Ir, Nd и Hf.
59. Ядерный тепловыделяющий элемент по п. 56, в котором слой оболочки содержит сталь, которая по существу вся имеет по меньшей мере одну фазу, выбранную из мартенситной фазы, ферритовой фазы и аустенитной фазы.
60. Реактор для выработки энергии, содержащий ядерный тепловыделяющий элемент по п. 56.