УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ТРУБКА ИЗ КЕРАМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ ОБОЛОЧКА ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Многослойный трубчатый компонент (1) для ядерного реактора, содержащий слой металла, образующий металлическую трубчатую деталь (3), и два слоя керамоматричного композитного материала, покрывающего металлическую трубчатую деталь, причем один из двух слоев из керамоматричного композитного материала покрывает внутреннюю поверхность металлической трубчатой детали для образования внутренней трубчатой детали (4), а другой из двух слоев из керамоматричного композитного материала покрывает наружную поверхность металлической трубчатой детали для образования наружной трубчатой детали (2), при этом металлическая трубчатая деталь расположена между внутренней и наружной трубчатыми деталями, причем металлическая трубчатая деталь имеет меньшую среднюю толщину по сравнению со средними толщинами внутренней и наружной трубчатых деталей.
2. Многослойный трубчатый компонент по п.1, являющийся оболочкой ядерного топлива, находящимся под давлением каналом или камерой давления.
3. Многослойный трубчатый компонент по п.1, в котором металлическая трубчатая деталь (3) имеет среднюю толщину 5-20% от средней толщины многослойного трубчатого компонента.
4. Многослойный трубчатый компонент по п.1, в котором металлическая трубчатая деталь изготовлена из материала, выбранного из ниобия и его сплавов, тантала и его сплавов, вольфрама и его сплавов, титана и его сплавов.
f
f
f
5. Многослойный трубчатый компонент по п.1, в котором внутренняя и наружная трубчатая детали изготовлены из композита C/C, C/SiC или SiC/SiC.
6. Трубчатая конструкция (10) имеет закрытую полость, и содержит многослойный трубчатый компонент (1) по п.1, имеющий один или два открытых конца, и, по меньшей мере, одну крышку (7; 8) на каждом открытом конце, при этом каждая крышка, расположенная на открытом конце, полностью герметично закрывает этот открытый конец и содержит внутренний слой из металла или металлического сплава, выполненный с возможностью крепления к металлической трубчатой части многослойного трубчатого компонента, и, в случае необходимости, дополнительный слой из керамоматричного композитного материала, выполненный с возможностью крепления к наружной трубчатой детали многослойного трубчатого компонента, при этом закрытая полость конструкции ограничена внутренней стенкой многослойного трубчатого компонента и внутренней стенкой каждой крышки.
7. Трубчатая конструкция по п.6, в которой многослойный трубчатый компонент (1) содержит на каждом открытом конце кольцевую область, в которой металлический трубчатый компонент не покрыт наружной трубчатой частью, причем каждая крышка образована из дна, соединенного с боковой стороной, выполненной с возможностью перекрывания указанной кольцевой области.
8. Трубчатая конструкция по п.6, в которой конструкция является оболочкой ядерного топлива, которая может содержать ядерное топливо и газообразные продукты деления, высвобождаемые вышеуказанным топливом в результате облучения.
9. Трубчатая конструкция по п.8, которая имеет среднюю толщину 50-200 мкм.
10. Тепловыделяющий элемент (100), содержащий ядерное топливо (5), помещенное в закрытую полость трубчатой конструкции (10) по любому из пп.6-9.
11. Способ изготовления многослойного трубчатого компонента (1) по любому из пп.1-5, содержащий следующие последовательные этапы, на которых:
a) берут трубчатую деталь из керамоматричного композитного материала для образования внутренней трубчатой детали (4),
b) формируют металлическую трубчатую деталь (3) на внутренней трубчатой детали (4).
c) формируют наружную трубчатую деталь (2) на металлической трубчатой детали посредством осуществления следующих последовательных этапов, на которых:
- изготавливают волокнистую преформу из непрерывных волокон на наружной поверхности металлической трубчатой детали;
- выполняют обработку для упрочнения преформы посредством формования матрицы в указанной преформе, при этом обработку выполняют при температуре ниже температуры ухудшения качества преоформы, ниже температуры ухудшения качества металлической трубчатой детали и ниже температуры ухудшения качества внутренней трубчатой детали.
12. Способ по п.11, в котором этап а) содержит следующие последовательные этапы, на которых:
- изготавливают волокнистую преформу из непрерывного волокна на цилиндрическом опорном элементе;
- выполненяют обработку для уплотнения указанной преформы посредством формования матрицы в преформе, при этом обработку выполняют при температуре ниже температуры ухудшения качества преформы и ниже температуры ухудшения качества опорного элемента;
- удаляют опорный элемент из уплотненной преформы посредством химического воздействия на поверхность контакта материала опорного элемента с уплотненной преформой;
- упрочняют уплотненную преформу при температуре ниже температуры ухудшения качества уплотненной преформы.
13. Способ по п.11, в котором на этапе b) осаждают из паровой фазы слой металла или металлического сплава на наружную поверхность внутренней трубчатой детали.
14. Способ по п.11, в котором этап b) содержит последовательные этапы, на которых:
- вставляют внутреннюю трубчатую деталь (4) в трубку из металла или металлического сплава,
- плакируют эту металлическую трубку на наружной поверхности внутренней трубчатой детали (4);
- в случае необходимости, производят отжиг компонента, образованного таким образом.
15. Способ по п.11, который дополнительно содержит между этапами а) и b) этап поверхностной обработки поверхности внутренней трубчатой детали для уменьшения ее шероховатости.
16. Способ для изготовления трубчатой конструкции (10) по любому из пп.6-9, включающий изготовление многослойного трубчатого компонента (1) способом по любому из пп.11-15, и закупоривание открытого конца или открытых концов многослойного трубчатого компонента (1) посредством установки крышки (7; 8) на каждый из этих открытых концов и крепления этой крышки к металлической трубчатой детали, при этом каждая крышка содержит внутренний слой из металла или металлического сплава и, в случае необходимости, дополнительный слой из керамоматричного композитного материала.
17. Способ по п.16, включающий в себя образование многослойного трубчатого компонента, так чтобы на каждом из его открытых концов он содержал кольцевую область, в которой металлическая трубчатая деталь не покрыта наружной трубчатой деталью, при этом каждая кольцевая область полностью покрыта внутренним слоем металла крышки, обеспечивая крепление крышки к открытому концу, соответствующему вышеуказанной кольцевой области.