ТВЕРДАЯ ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ПРОКЛАДКА С ОТКРЫТОЙ ПОРИСТОСТЬЮ ДЛЯ ЯДЕРНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО СТЕРЖНЯ

4
1. Ядерный управляющий стержень, проходящий в продольном направлении (XX'), содержащий множество таблеток (5) из материала-поглотителя нейтронов ВС, скомпонованных друг с другом в виде столбика, и оболочку (1), охватывающую столбик таблеток, в котором в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), оболочка и таблетки имеют круглое сечение и в котором между оболочкой и столбиком упакованных таблеток, по меньшей мере, по высоте последнего расположена промежуточная прокладка (3) тоже круглого сечения в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), из материала, прозрачного для нейтронов, причем промежуточная прокладка является структурой (3), механически не связанной одновременно с оболочкой (1) и со столбиком таблеток (5), имеющей повышенную теплопроводность и открытую пористость, выполненной с возможностью деформироваться при сжатии по своей толщине таким образом, чтобы подвергаться сплющиванию под действием объемного распухания таблеток при облучении, при этом первоначальная толщина прокладки и ее коэффициент сжатия определены таким образом, чтобы механическая нагрузка, передаваемая на оболочку через таблетки при облучении, оставалась ниже заданного порогового значения, отличающийся тем, что промежуточная прокладка выполнена в виде оплетки, содержащей множество слоев углеродных волокон и множество слоев волокон карбида кремния, уложенных на слои углеродных волокон.
4
2. Ядерный управляющий стержень, проходящий в продольном направлении (XX'), содержащий множество таблеток (5) из материала-поглотителя нейтронов ВС, скомпонованных друг с другом в виде столбика, и оболочку (1), охватывающую столбик таблеток, в котором в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), оболочка и таблетки имеют круглое сечение и в котором между оболочкой и столбиком упакованных таблеток, по меньшей мере, по высоте последнего расположена промежуточная прокладка (3) тоже круглого сечения в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), из материала, прозрачного для нейтронов, причем промежуточная прокладка является структурой (3), механически не связанной одновременно с оболочкой (1) и со столбиком таблеток (5), имеющей повышенную теплопроводность и открытую пористость, выполненной с возможностью деформироваться при сжатии по своей толщине таким образом, чтобы подвергаться сплющиванию под действием объемного распухания таблеток при облучении, при этом первоначальная толщина прокладки и ее коэффициент сжатия определены таким образом, чтобы механическая нагрузка, передаваемая на оболочку через таблетки при облучении, оставалась ниже заданного порогового значения, отличающийся тем, что промежуточная прокладка выполнена в виде одного или нескольких пластов углеродных волокон.
4
3. Ядерный управляющий стержень, проходящий в продольном направлении (XX'), содержащий множество таблеток (5) из материала-поглотителя нейтронов ВС, скомпонованных друг с другом в виде столбика, и оболочку (1), охватывающую столбик таблеток, в котором в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), оболочка и таблетки имеют круглое сечение и в котором между оболочкой и столбиком скомпонованных таблеток, по меньшей мере, по высоте последнего расположена промежуточная прокладка (3) тоже круглого сечения в сечении, поперечном к продольному направлению (XX'), из материала, прозрачного для нейтронов, причем промежуточная прокладка является структурой (3), механически не связанной одновременно с оболочкой (1) и со столбиком таблеток (5), имеющей повышенную теплопроводность и открытую пористость, выполненной с возможностью деформироваться при сжатии по своей толщине таким образом, чтобы подвергаться сплющиванию под действием объемного распухания таблеток при облучении, при этом первоначальная толщина прокладки и ее коэффициент сжатия определены таким образом, чтобы механическая нагрузка, передаваемая на оболочку через таблетки при облучении, оставалась ниже заданного порогового значения, отличающийся тем, что промежуточная прокладка выполнена из одного или нескольких ячеистых материалов на основе углерода, такого(их) как пеноматериал.
4. Ядерный управляющий стержень по любому из пп.1, 2 или 3, в котором открытая пористость промежуточной прокладки имеет объем, по меньшей мере равный 30% от общего объема изготовленной промежуточной прокладки.
5. Ядерный управляющий стержень по п.4, в котором открытая пористость промежуточной прокладки имеет объем, составляющий от 30% до 95% от общего объема изготовленной промежуточной прокладки.
6. Ядерный управляющий стержень по п.5, в котором открытая пористость промежуточной прокладки имеет объем, составляющий от 50% до 85% от общего объема изготовленной промежуточной прокладки.
7. Ядерный управляющий стержень по п.1, в котором промежуточная прокладка имеет в сечении, поперечном к направлению (XX'), толщину, превышающую, по меньшей мере, 10% радиуса таблеток.
8. Ядерный управляющий стержень по п.1, в котором объемное процентное содержание волокон в промежуточной прокладке составляет от 15 до 50%.
f
4
9. Ядерный управляющий стержень по п.1 для реактора на быстрых нейтронах с газовым охлаждением (RNR-gaz), в котором в качестве базового материала оболочки применен композиционный материал с огнеупорной керамической матрицей (СМС), такой как SiC-SiC, и таблетки поглотителя выполнены из ВС.
4
10. Ядерный управляющий стержень по п.1 для реактора на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (RNR-Na), в котором оболочка выполнена из металлического материала, и таблетки поглотителя выполняют из ВС.
4
11. Ядерный управляющий стержень по п.1 для реактора на воде под давлением (REP) или на кипящей воде (REB), в котором оболочка содержит композиционный материал с огнеупорной керамической матрицей (СМС), и таблетки поглотителя выполнены из ВС.
12. Ядерная сборка поглотителя, содержащая множество управляющих стержней по п.1 и расположенных в виде решетки.
13. Способ изготовления ядерного управляющего стержня, содержащий этапы, на которых:
a) по меньшей мере, частично выполняют промежуточную прокладку круглого поперечного сечения из материала, прозрачного для нейтронов, в виде структуры (3) из материала с высокой теплопроводностью и с открытой пористостью, обладающего способностью деформироваться от сжатия по своей толщине;
b) по меньшей мере, частично вводят выполненную прокладку в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, открытую, по меньшей мере, на одном из своих концов и выполненную из материала, прозрачного или не прозрачного для нейтронов,
4
c) вводят, в прокладку, вставленную в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, множество таблеток из поглощающего нейтроны карбида бора ВС, по меньшей мере, по высоте прокладки, которую вставляют в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения,
d) после завершения выполнения прокладки полностью закрывают оболочку,
причем согласно указанному способу этап а реализован следующими подэтапами:
- множество плетеных слоев, содержащих волокна карбида кремния, укладывают на множество плетеных слоев углеродных волокон, которые, в свою очередь, расположены на оправке,
- многослойную оплетку подвергают сжатию в цилиндрической пресс-форме,
- в сжатую оплетку впрыскивают растворимое связующее вещество,
- производят выпаривание растворителя,
согласно которому этап b осуществляют при помощи оправки, с которой входит в контакт оплетка, после чего оправку удаляют;
и согласно которому после этапа с производят вакуумную термическую обработку, чтобы удалить связующее и обеспечить контакт прокладки с множеством упакованных таблеток и с оболочкой.
14. Способ по п.13, согласно которому плетеные слои являются слоями двухмерного типа с углом плетения 45° относительно оси оправки.
15. Способ по п.13 или 14, согласно которому углеродные волокна являются волокнами типа Thornel P-100, каждое из которых содержит 2000 нитей и которые применяют измельченными.
TM
16. Способ по п.13, согласно которому волокна карбида кремния являются волокнами типа HI-NICALON типа S, каждое из которых содержит 500 нитей.
17. Способ по п.13, согласно которому растворимым связующим является поливиниловый спирт.
18. Способ изготовления ядерного управляющего стержня, содержащий этапы, на которых:
a) по меньшей мере, частично выполняют промежуточную прокладку круглого поперечного сечения из материала, прозрачного для нейтронов, в виде структуры (3) из материала с высокой теплопроводностью и с открытой пористостью, обладающего способностью деформироваться от сжатия по своей толщине;
b) по меньшей мере, частично вводят выполненную прокладку в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, открытую, по меньшей мере, на одном из своих концов и выполненную из материала, прозрачного или не прозрачного для нейтронов,
4
c) вводят, в прокладку, вставленную в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, множество таблеток из поглощающего нейтроны карбида бора ВС, по меньшей мере, по высоте прокладки, которую вставляют в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения,
d) после завершения выполнения прокладки полностью закрывают оболочку,
причем согласно указанному способу этап а реализован следующими подэтапами:
- пласты углеродных волокон связывают в виде трубы на оправке,
- производят термическую обработку,
- термически обработанную трубу подвергают сжатию в цилиндрической пресс-форме,
- в сжатую трубу нагнетают растворимое связующее,
- производят выпаривание растворителя,
согласно которому этап b выполняют при помощи оправки, с которой труба входит в контакт, после чего оправку удаляют;
и согласно которому после этапа с производят вакуумную термическую обработку, чтобы удалить связующее и обеспечить контакт прокладки с множеством упакованных таблеток и с оболочкой.
19. Способ по п.18, согласно которому углеродные волокна являются волокнами типа Thornel P-125.
20. Способ по п.18 или 19, согласно которому растворимым связующим является поливиниловый спирт.
21. Способ изготовления ядерного управляющего стержня, содержащий этапы, на которых:
a) по меньшей мере, частично выполняют промежуточную прокладку круглого поперечного сечения из материала, прозрачного для нейтронов, в виде структуры (3) из материала с высокой теплопроводностью и с открытой пористостью, обладающего способностью деформироваться от сжатия по своей толщине;
b) по меньшей мере, частично вводят выполненную прокладку в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, открытую, по меньшей мере, на одном из своих концов и выполненную из материала, прозрачного или не прозрачного для нейтронов,
4
c) вводят, в прокладку, вставленную в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения, множество таблеток из поглощающего нейтроны карбида бора ВС, по крайней мере, по высоте прокладки, которую вставляют в цилиндрическую оболочку круглого поперечного сечения,
d) после завершения выполнения прокладки полностью закрывают оболочку,
причем согласно указанному способу этап а реализован следующими подэтапами:
- выполняют трубу из вспененного углерода, содержащего открытые ячейки,
- производят химическое осаждение из паровой фазы (CVD) сплава W-Re на трубу из вспененного углерода.