ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ НА ОСНОВЕ РАСЩЕПЛЕНИЯ ЯДРА
NUCLEAR FISSION-BASED HEAT PIPE FUEL CELL

ПРЕДПОСЫЛКИ
Настоящая заявка относится к топливным элементам на основе расщепления ядра и относящимся к ним системам, применениям, устройствам и способам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстративные варианты выполнения предлагают топливные элементы на основе расщепления ядра и относящиеся к ним системы, применения, устройства и способы. Иллюстративные варианты выполнения и аспекты включают в себя, помимо прочего, топливные элементы на основе расщепления ядра, узлы тепловой трубы, тепловые трубы, способы изготовления топливного элемента на основе расщепления ядра, способы изготовления узла тепловой трубы и т.п.
Вышеизложенная сущность изобретения носит исключительно иллюстративный характер и не ограничивает изобретение. Помимо описанных выше иллюстративных аспектов, вариантов выполнения и признаков, из приложенных чертежей и подробного описания будут очевидны дополнительные аспекты, варианты выполнения и признаки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1A представляет собой схематический вид в аксонометрии иллюстративного топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.1В представляет собой схематический вид в аксонометрии деталей топливного элемента на основе расщепления ядра, изображенного на Фиг.1A.
Фиг.2A представляет собой вид сбоку в разрезе иллюстративного топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.2В представляет собой схематический вид сбоку в разрезе другого иллюстративного топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.2С представляет собой схематический вид сбоку в разрезе другого иллюстративного топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.2D представляет собой схематический вид сбоку в разрезе другого иллюстративного топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.3A представляет собой схематический вид с торца в разрезе части вариантов выполнения иллюстративных топливных элементов на основе расщепления ядра, показанных на Фиг.2A-2D.
Фиг.3В изображает детали части, представленной на Фиг.3A.
Фиг.4A представляет собой схематический вид сбоку в разрезе иллюстративной тепловой трубы.
Фиг.4В представляет собой схематический вид сбоку в разрезе другой иллюстративной тепловой трубы.
Фиг.4С представляет собой схематический вид сбоку в разрезе еще одной иллюстративной тепловой трубы.
Фиг.4D представляет собой схематический вид сбоку в разрезе другой иллюстративной тепловой трубы.
Фиг.5A представляет собой схематический вид с торца в разрезе части вариантов выполнения иллюстративных тепловых труб, показанных на Фиг.4A-4D.
Фиг.5В изображает детали части, представленной на Фиг.5A.
Фиг.5С представляет собой схематический вид с торца в разрезе части других вариантов выполнения иллюстративных тепловых труб, показанных на Фиг.4A-4D.
Фиг.6 представляет собой схематический вид сбоку в разрезе части других вариантов выполнения иллюстративных тепловых труб, показанных на Фиг.4A-4D.
Фиг.7A представляет собой блок-схему иллюстративного способа изготовления топливного элемента на основе расщепления ядра.
Фиг.7В-7I представляют собой блок-схемы деталей частей блок-схемы, изображенной на Фиг.7A.
Фиг.8A представляет собой блок-схему иллюстративного способа изготовления узла тепловой трубы.
Фиг.8В-8Н представляют собой блок-схемы деталей частей блок-схемы, изображенной на Фиг.8A.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В последующем подробном описании ссылка делается на приложенные чертежи, которые являются частью этого описания. На чертежах одинаковые символы, как правило, обозначают одинаковые элементы, если не оговорено иное. Описанные в подробном описании, на чертежах и в формуле изобретения иллюстративные вариантов выполнения не являются ограничивающими. Кроме того, могут использоваться другие варианты выполнения изобретения и другие модификации, что не является отклонением от сущности и объема изобретения.
Предлагаются иллюстративные варианты выполнения топливных элементов на основе расщепления ядра и относящиеся к ним системы, применения, устройства и способы. Иллюстративные варианты выполнения и аспекты изобретения включают, в том числе, и без ограничения, топливные элементы на основе расщепления ядра, узлы тепловых труб, тепловые трубы, способы изготовления топливного элемента на основе расщепления ядра, способы изготовления узла тепловой трубы и т.п.
Опять таки путем иллюстрации и путем приведения неограничивающих примеров, некоторые варианты выполнения предлагают топливные элементы на основе расщепления ядра, содержащие размещенную в них по меньшей мере одну тепловую трубу, тогда как другие варианты выполнения могут представлять собой тепловые трубы с размещенным в них топливным элементом на основе расщепления ядра.
Опять таки путем иллюстрации и со ссылкой на Фиг.1A, в качестве иллюстрации, а не ограничения, будет описан иллюстративный топливный элемент 10 на основе расщепления ядра. Иллюстративный топливного элемент 10 на основе расщепления ядра подходящим образом содержит топливный материал 12 на основе расщепления ядра. По меньшей мере часть 14 (показана пунктиром) тепловой трубы 16 расположена внутри топливного материала 12 на основе расщепления ядра.
Ограничений относительно топливного материала 12 на основе расщепления ядра не имеется. Поэтому топливный материал 12 на основе расщепления ядра может быть топливным материалом на основе расщепления ядра любого типа, использующимся для конкретного применения. Топливный материал 12 на основе расщепления ядра может быть выполнен в форме металла, соединения, сплава или их комбинации. Топливный материал 12 на основе расщепления ядра может использоваться в ядерных реакторах любого типа с любым спектром нейтронов. Например, в некоторых вариантах выполнения топливный материал 12 на основе расщепления ядра может использоваться в ядерных реакторах со спектром тепловых нейтронов. В других вариантах выполнения топливный материал 12 на основе расщепления ядра может использоваться в ядерных реакторах со спектром быстрых нейтронов.
233
235
239
232
238
Кроме того, в некоторых вариантах выполнения топливный материал 12 на основе расщепления ядра может использоваться в реакторах-размножителях, включая, помимо прочего, реакторы-размножители на быстрых нейтронах, аналогичных реактору-размножителю на быстрых нейтронах, работающему в режиме дефлаграционной волны. Реактор-размножитель на быстрых нейтронах, работающий в режиме дефлаграционной волны, описан в заявке на патент США №11/605943 под названием: "Автоматизированный ядерный реактор для длительной эксплуатации", поданной 28 ноября 2006 на имя Родерика А. Хайда, Мюриэла Е. Ишикава, Натана П. Мирволда и Лоуэлла Л. Вуда младшего. Данная заявка является одновременно рассматриваемой заявкой или заявкой, имеющей приоритетное право по дате подачи заявки, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. С этой целью в некоторых вариантах выполнения топливный материал 12 на основе расщепления ядра может содержать ядерное топливо и/или ядерное топливное сырье. В таких случаях ядерное топливо может содержать один или более элементов U, U и/или Pu, а ядерное топливное сырье может содержать один или несколько элементов из Th и/или U.
Кроме того, не существует ограничений относительно геометрического расположения топливного элемента 10 на основе расщепления ядра. Показанная на чертежах геометрическая конфигурация используется только для иллюстрации. Не существует никаких ограничений и выводов относительно любой конкретной геометрической конфигурации топливного элемента 10 на основе расщепления ядра.
Как видно из Фиг.1В, в некоторых вариантах выполнения полость 18 может быть ограничена топливным материалом 12 на основе расщепления ядра. В некоторых вариантах выполнения полость 18 может быть каналом, который ограничен по меньшей мере одной частью 14 топливного материала 12 на основе расщепления ядра. Таким образом, поверхность 20 полости 18 в некоторых вариантах выполнения может быть стенкой участка 14 (Фиг.1A) тепловой трубы 16 (Фиг.1A). Полость 18 может быть ограничена любым соответствующим способом. Например, в некоторых вариантах выполнения изобретения полость 18 может быть получена путем выполнения механической обработки топливного материала 12 на основе расщепления ядра, например, сверлением, фрезерованием, штамповкой и т.д. В других вариантах выполнения полость 18 может быть получена путем формирования по меньшей мере одного участка 22 топливного материала 12 на основе расщепления ядра вокруг формы, такой как, помимо прочего, оправки (не показана). Формирование может быть выполнено любым способом, включая, помимо прочего, сварку, отливку, гальванизацию, прессование, литье и т.д.
Как видно из Фиг.2A-2D, стенка 24 тепловой трубы 16 проходит из полости 18 в топливный материал 12 на основе расщепления ядра, являясь, тем самым, по существу удлинением рабочей поверхности 20. Таким образом, полость 18 может считаться герметично закрытой. Стенка 24 может быть изготовлена из любого подходящего для высокотемпературной эксплуатации материала и/или, если требуется, для эксплуатации в условиях потока нейтронов. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения стенка 24 может быть изготовлена из любого одного или нескольких материалов, таких как сталь, ниобий, ванадий, титан, огнеупорный металл и/или огнеупорный сплав. Как видно из неограничивающих примеров, в некоторых вариантах выполнения в качестве огнеупорного металла может использоваться ниобий, тантал, вольфрам, гафний, рений или молибден. Не ограничивающие примеры огнеупорных сплавов включают в себя сплавы рения с танталом, описанные в патенте США №6902809, сплав тантала Т-111, ПЗМ молибденового сплава, сплав вольфрама МТ-185 или сплав ниобия Nb-1Zr.
Капиллярная структура 26 тепловой трубы 16 ограничена в пределах по меньшей мере одного участка полости 18. Таким образом, рабочая поверхность 20 является стенкой, ограничивающей часть капиллярной структуры 26. В некоторых вариантах выполнения изобретения капиллярная структура 26, ограниченная стенкой 24, может находиться внутри тепловой трубы 16, находящейся за пределами топливного материала 12 на основе расщепления ядра. В других вариантах выполнения изобретения в качестве капиллярной структуры может использоваться фитиль. Фитиль может быть изготовлен из любого подходящего материала, например, из тория, молибдена, вольфрама, стали, тантала, циркония, углерода и огнеупорного металла.
Как видно из Фиг.3A и 3В, в некоторых вариантах выполнения изобретения капиллярная структура 26 может представлять собой продольные канавки 28. Канавки 28 разделены зубцами 30. В некоторых вариантах выполнения в канавках 28 могут быть предусмотрены дополнительные канавки 32. Канавки 32 могут отделяться друг от друга двумя зубцами 34 или одним зубцом 30 и одним зубцом 34. Канавки 28 и 32 могут быть ограничены любым требуемым способом, как, например, и без ограничения, механической обработкой, травлением, отливкой, штамповкой и т.п.
7
Со ссылкой на Фиг.2A-2D и на Фиг.3В внутри тепловой трубы 16 предусмотрена рабочая текучая среда 36 (Фиг.3В). Рабочая текучая среда 36 выполнена с возможностью испарения и конденсации. Как видно из неограничивающих примеров, рабочая текучая среда 36 может включать любую удовлетворяющую требованиям рабочую текучую среду, в том числе Li, натрий, калий и тому подобное.
Как видно из Фиг.2A-2D, тепловая труба 16 содержит испаритель 38 и конденсатор 40. Как показано на Фиг.2A и 2С, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения испаритель 38 может быть размещен полностью или большей частью в топливном материале 12 на основе расщепления ядра. Однако следует учитывать, что испаритель 38 не обязательно должен быть размещен полностью или большей частью в топливном материале 12 на основе расщепления ядра. Для этого в некоторых других вариантах выполнения, как показано на Фиг.2В и 2D, по меньшей мере одна часть испарителя 38 размещена не в топливном материале 12 на основе расщепления ядра. Как показано на Фиг.2A-2D, в некоторых вариантах выполнения конденсатор 40 может быть полностью размещен снаружи топливного материала 12 на основе расщепления ядра. Однако в некоторых других вариантах выполнения настоящего изобретения (не показаны) одна часть конденсатора 40 может быть размещена в топливном материале 12 на основе расщепления ядра и по меньшей одна часть конденсатора 40 может быть размещена не в топливном материале 12 на основе расщепления ядра.
Как видно из Фиг.2С и 2D, в некоторых вариантах выполнения тепловая труба 16 может содержать адиабатическую секцию 42. Как показано на Фиг.2С и 2D, в некоторых вариантах выполнения адиабатическая секция 42 может быть полностью расположена снаружи топливного материала 12 на основе расщепления ядра. Однако в других вариантах выполнения настоящего изобретения (не показаны) одна часть адиабатической секции 42 может быть размещена в топливном материале 12 на основе расщепления ядра и по меньшей одна часть адиабатической секции 42 может быть размещена не в топливном материале 12 на основе расщепления ядра.
Как видно из Фиг.2A-2D, тепло, выделяемое топливным материалом 12 на основе расщепления ядра, передается испарителю 40, как показано стрелками 44. В испарителе 38 рабочая текучая среда 36 испаряется, как показано стрелками 46, претерпевая фазовый переход из жидкой фазы в газообразную. Рабочая текучая среда 36 в газообразной форме движется по тепловой трубе 16, как показано стрелками 48, от использующегося (в некоторых вариантах выполнения) испарителя 38 через адиабатическую секцию 42 (Фиг.2С и 2D) к конденсатору 40. В конденсаторе 40 тепло от рабочей текучей среды 36 передается наружу из тепловой трубы 16, как показано стрелками 50. В конденсаторе 40 рабочая текучая среда 36 конденсируется, как показано стрелками 52, претерпевая фазовый переход из газообразной фазы в жидкую. По капиллярной структуре 26 капиллярным способом рабочая текучая среда 36 в жидкой форме возвращается из конденсатора 40 в испаритель 38, как показано стрелками 54. При необходимости в некоторых вариантах выполнения рабочая текучая среда 36 в жидкой форме возвращается из конденсатора 40 через адиабатическую секцию 42 (Фиг.2С и 2D) в испаритель 38.
Как видно из Фиг.1A, 1В и 2A-2D, следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения показанный на Фиг.1A, 1В и 2A-2D узел может представлять собой узел тепловой трубы, который содержит тепловую трубу 16 и топливный материал 12 на основе расщепления ядра. Как следует из вышеописанного, топливный материал 12 на основе расщепления ядра составляет единое целое с тепловой трубой 16 и находится в тепловом сообщении с тепловой трубой 16. Таким образом, топливный материал 12 на основе расщепления ядра ограничивает полость 18, причем по меньшей мере одна часть 14 тепловой трубы 16 расположена в полости 18.
Как видно из Фиг.4A-4D, в некоторых других вариантах выполнения изобретения узел 60 тепловой трубы содержит элемент 62 тепловой трубы.
Элемент 62 тепловой трубы содержит стенку 63. Из последующего описания будет ясно, что топливный материал 64 на основе расщепления ядра является неотъемлемым компонентом элемента 62 тепловой трубы и находится в тепловом сообщении с элементом 62 тепловой трубы. Топливный материал 64 на основе расщепления ядра соответствующим образом аналогичен топливному материалу 12 на основе расщепления ядра (Фиг.1A, 1В и 2A-2D), описанному выше, и не требуется его повторное описание.
Варианты выполнения узла 60 тепловой трубы имеют некоторые признаки, сходные с признаками топливного элемента 10 на основе расщепления ядра (Фиг.1A, 1В, 2A-2D, 3A и 3В). Одинаковые номера позиций служат для обозначения общих признаков, при этом для понимания изобретения не требуется повторное подробное описание.
Тепловая труба 62 ограничивает полость 66. Поверхность 65 стенки 63 ограничивает поверхность полости 66. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения топливный материал 64 на основе расщепления ядра расположен внутри по меньшей мере одной части полости 66. Как видно, например, из Фиг.5A и 5В, в некоторых вариантах выполнения изобретения топливный материал 64 на основе расщепления ядра может быть расположен в капиллярной структуре 26.
Однако следует понимать, что топливный материал 64 на основе расщепления ядра не обязательно должен быть размещен в капиллярной структуре 26, при этом его можно разместить в любом месте внутри полости 66. В качестве другого иллюстративного неограничивающего примера, показанного на Фиг.5, в некоторых вариантах выполнения изобретения топливный материал 64 на основе расщепления ядра может быть размещен в полости 64 на одном или нескольких опорных элементах 67, удерживающих топливный материал 64 на основе расщепления ядра на месте. Вокруг внешней поверхности топливного материала 64 на основе расщепления ядра размещена дополнительная капиллярная структура 26A. По меньшей мере один из опорных элементов 67 может представлять собой конструкцию для перемещения жидкой среды, например, канал, капиллярную структуру и т.п., способную перемещать рабочую текучую среду в жидкой фазе капиллярным способом между расположенной вокруг топливного материала 64 на основе расщепления ядра капиллярной структурой 26A и капиллярной структурой 26, расположенной вокруг полости 66.
Элемент 62 тепловой трубы содержит испаритель 38 и конденсатор 40. Как видно из Фиг.4A и 4С, в некоторых вариантах выполнения топливный материал 64 на основе расщепления ядра может быть полностью или большей частью размещен в испарителе 38. Однако следует понимать, что топливный материал 64 на основе расщепления ядра не обязательно должен быть полностью или большей частью размещен в испарителе 38. Для этого, как показано на Фиг.4В и 4D, в некоторых вариантах выполнения по меньшей мере одна часть топливного материала 64 на основе расщепления ядра размещена не в испарителе 38.
В некоторых вариантах выполнения изобретения посредством неограничивающего примера показано, что топливный материал 64 на основе расщепления ядра может иметь капиллярную структуру. При необходимости в других вариантах выполнения изобретения топливный материал 64 на основе расщепления ядра может иметь микроструктуру спеченного порошка, вспененную микроструктуру, микроструктуру с высокой плотностью и т.п.
Элемент 62 тепловой трубы содержит капиллярную структуру 26. В некоторых вариантах выполнения капиллярная структура 26 может содержать канавки 28, ограниченные между зубцами 30 на поверхности 65, как описано выше. В других вариантах выполнения, как видно из приведенного выше описания, капиллярная структура 26 может содержать канавки 32, выполненные между зубцами 30 и 34 на поверхности 65. Как описано выше, в некоторых других вариантах выполнения изобретения капиллярная структура может содержать фитиль.
Как описано выше, узел 60 тепловой трубы содержит рабочую текучую среду 36. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения изобретения элемент 62 тепловой трубы может содержать адиабатическую секцию 42 (Фиг.4С и 4D).
Как видно из Фиг.4A-4D, тепло, выделяемое топливным материалом 64 на основе расщепления ядра, передается к испарителю 40. В испарителе 38 рабочая текучая среда 36 испаряется, как показано стрелками 46, претерпевая фазовый переход из жидкой фазы в газообразную. Рабочая текучая среда 36 в газообразной форме движется по элементу 62 тепловой трубы, как показано стрелками 48, от использующегося (в некоторых вариантах выполнения) испарителя 38 через адиабатическую секцию 42 (Фиг.2С и 2D) к конденсатору 40. В конденсаторе 40 тепло от рабочей текучей среды 36 передается наружу из элемента 62 тепловой трубы, как показано стрелками 50. В конденсаторе 40 рабочая текучая среда 36 конденсируется, как показано стрелками 52, претерпевая фазовый переход из газообразной фазы в жидкую. По капиллярной структуре 26 капиллярным способом рабочая текучая среда 36 в жидкой форме возвращается из конденсатора 40 в испаритель 38, как показано стрелками 54. При необходимости в некоторых вариантах выполнения рабочая текучая среда 36 в жидкой форме возвращается из конденсатора 40 через адиабатическую секцию 42 (Фиг.2С и 2D) в испаритель 38.
Кроме того, как видно из Фиг.6, в некоторых других вариантах выполнения в элементе 62A тепловой трубы имеется стенка 63A, которая содержит по меньшей мере один слой конструкционного материала 68 и по меньшей мере один слой топливного материала 64A на основе расщепления ядра. По существу, топливный материал 64A на основе расщепления ядра может быть размещен снаружи полости 66. Для краткости и ясности показан только один слой топливного материала 64A на основе расщепления ядра и один слой конструкционного материала 68. Однако следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения допускается любое количество слоев топливного материала 64A на основе расщепления ядра и любое количество слоев конструкционного материала 68, Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения конструкционный материал 68 может содержать один или несколько таких материалов, как сталь, ниобий, ванадий, титан, огнеупорный металл и/или огнеупорный сплав. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения огнеупорный металл может быть ниобием, танталом, вольфрамом, гафнием, рением, или молибденом. Неограничивающие примеры огнеупорных сплавов включают сплавы рения с танталом, описанные в патенте США №6902809, сплав тантала Т-111, ПЗМ молибденового сплава, сплав вольфрама МТ-185 или сплав ниобия Nb-1Zr.
В некоторых вариантах выполнения слой топливного материала 64A на основе расщепления ядра может быть полностью или большей частью размещен в испарителе 38. Однако в других вариантах выполнения (не показаны) один или несколько слоев топливного материала 64A на основе расщепления ядра может быть размещен по меньшей мере в одной части адиабатической секции (если таковая имеется) и/или в конденсаторе.
Теперь, после обсуждения иллюстративных вариантов выполнения топливных элементов на основе расщепления ядра и тепловых труб, будут описаны связанные с ними иллюстративные способы.
Приведенный ниже ряд блок-схем описывает выполнение технологических процессов. Для лучшего понимания все блок-схемы сгруппированы так, что первые блок-схемы представляют варианты реализации изобретения в общем виде, а последующие блок-схемы либо представляют альтернативные варианты реализации, либо детализируют "общие" блок-схемы, а также подэтапы или дополнительные этапы на примере одной блок-схемы или на примере ранее представленных блок-схем. Специалистам должно быть понятно, что используемая в документе манера изложения (начиная с определения блок-схем общего вида и дальнейшего предоставления дополнительных сведений и/или дополнительной информации в последующих блок-схемах) облегчает понимание способа реализации изобретения. Кроме того, специалистам должно быть понятно, что используемая в документе манера изложения хорошо согласуется с концепцией модульного проектирования.
Как видно из Фиг.7A, для изготовления топливного элемента на основе расщепления ядра предлагается иллюстративный способ 80. Способ 80 начинают выполнять с этапа 82. На этапе 84 обеспечивают наличие топливного материала на основе расщепления ядра. На этапе 86 внутри топливного материала на основе расщепления ядра размещают по меньшей мере одну часть по меньшей мере одной тепловой трубы. Выполнение способа заканчивают на этапе 88.
Как видно из Фиг.7В, в некоторых вариантах выполнения размещение на этапе 86 в топливном материале на основе расщепления ядра по меньшей мере одной части по меньшей мере одной тепловой трубы может включать дополнительные технологические процессы. Например, на этапе 90 полость может быть ограничена внутри по меньшей мере одной части топливного материала на основе расщепления ядра. На этапе 92 капиллярная структура может быть размещена внутри по меньшей мере одной части полости. Кроме того, на этапе 94 рабочая текучая среда может быть размещена внутри полости.
Как видно из Фиг.7С, в некоторых вариантах выполнения при ограничении на этапе 90 полости внутри по меньшей мере одной части топливного материала на основе расщепления ядра можно осуществлять механическую обработку полости на этапе 96. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения механическая обработка полости в этапе 96 может быть выполнена сверлением, фрезерованием, штамповкой и т.п.
Как видно из Фиг.7D, в других вариантах выполнения при ограничении на этапе 90 полости внутри по меньшей мере одной части топливного материала на основе расщепления ядра можно осуществлять формирование, на этапе 98, по меньшей мере одной части топливного материала на основе расщепления ядра вокруг формы, такой как, без ограничения, оправки. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения формирование может быть выполнено сваркой, отливкой, гальванизацией, прессованием, литьем и т.д.
Как видно из Фиг.7Е, в некоторых вариантах выполнения при размещении на этапе 92 капиллярной структуры внутри по меньшей мере одной части можно ограничить, на этапе 100, множество канавок на поверхности полости. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения ограничение множества канавок на поверхности полости на этапе 100 может быть выполнено любым способом, например, обтачиванием, травлением, отливкой, штамповкой и т.п.
Как видно из Фиг.7F, в других вариантах выполнения при размещении на этапе 92 капиллярной структуры внутри по меньшей мере одной части полости можно разместить, на этапе 102, фитиль внутри по меньшей мере одной части полости.
Как видно из Фиг.7G, в некоторых вариантах выполнения до размещения на этапе 86 по меньшей мере одной части по меньшей мере одной тепловой трубы в топливном материале на основе расщепления ядра, можно, на этапе 104, исходя из значения заранее заданных свойств выработки электроэнергии топливного элемента на основе расщепления ядра, определить размер полости. В одном иллюстративном варианте выполнения площадь поперечного сечения полости может быть выбрана путем деления значения заранее заданных свойств выработки электроэнергии топливного элемента на основе расщепления ядра на указанную величину аксиального теплового потока рабочей текучей среды.
Как видно из Фиг.7Н, в некоторых вариантах выполнения до размещения на этапе 86 по меньшей мере одной части по меньшей мере одной тепловой трубы в топливном материале на основе расщепления ядра можно определить, на этапе 106, размер полости, исходя из значения заранее заданных теплофизических свойств рабочей текучей среды. В одном примере площадь поперечного сечения полости может быть выбрана такой, чтобы получить требуемую способность переноса тепла от рабочей текучей среды тепловой трубы. В некоторых вариантах выполнения при указанном выборе принимают во внимание рабочую плотность пара рабочей текучей среды, скрытую теплоту ее парообразования, требуемую скорость потока или число Маха. В другом примере поперечный размер полости может быть выбран таким, чтобы обеспечить для потока пара требуемое число Рейнольдса.
Как видно из Фиг.7I, в некоторых других вариантах выполнения до размещения на этапе 86 по меньшей мере одной части по меньшей мере одной тепловой трубы в топливном материале на основе расщепления ядра можно определить, на этапе 108, размер полости, исходя из расположенных там летучих продуктов деления ядер. В одном примере объем полости может быть выбран, исходя из давления, возникающего при нормированном количестве газообразных продуктов деления ядер. В другом примере объем полости может быть выбран, исходя из влияния силы инерции нормированного количества газообразных продуктов деления ядер внутри объема на теплофизические свойства тепловой трубы.
Как видно из Фиг.8A, представлен иллюстративный способ 110 для изготовления узла тепловой трубы. Способ 110 начинают на этапе 112. На этапе 114 обеспечивают наличие элемента тепловой трубы. На этапе 116 топливный материал на основе расщепления ядра размещают в виде единого целого с тепловой трубой и в тепловом сообщении с элементом тепловой трубы. Способ 110 заканчивают на этапе 118.
Как видно из Фиг.8В, в некоторых вариантах выполнения для обеспечения наличия элемента тепловой трубы на этапе 114 может включать дальнейшие технологические процессы. Например, на этапе 120 обеспечивают наличие тела тепловой трубы, имеющей стенку. На этапе 122 полость может быть ограничена по меньшей мере одной частью стенки. Кроме того, на этапе 124 капиллярная структура может быть размещена внутри по меньшей мере одной части полости. На этапе 126 рабочая текучая среда может быть размещена внутри полости.
Как видно из Фиг.8С, в некоторых вариантах выполнения размещение, на этапе 116, топливного материала на основе расщепления ядра в тепловом сообщении с элементом тепловой трубы может включать размещение, на этапе 128, топливного материала на основе расщепления ядра внутри по меньшей мере одной части стенки.
Как видно из Фиг.8D, в некоторых других вариантах выполнения размещение топливного материала на основе расщепления ядра в тепловом сообщении с элементом тепловой трубы на этапе 116 может включать размещение, на этапе 130, топливного материала на основе расщепления ядра внутри по меньшей мере одной части полости.
Как видно из Фиг.8Е, в некоторых вариантах выполнения ограничение полости внутри стенки на этапе 132 может включать механическую обработку полости. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения механическая обработка полости на этапе 132 может быть выполнена сверлением, фрезерованием, штамповкой и т.п.
Как видно из Фиг.8F, в некоторых других вариантах выполнения ограничение полости внутри по меньшей мере одной части стенки на этапе 132 может включать формирование, на этапе 134, указанной по меньшей мере одной части стенки вокруг формы, включая, в том числе, оправку. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения формирование может быть выполнено сваркой, отливкой, гальванизацией, прессованием, литьем и т.п.
Как видно из Фиг.8G, в некоторых вариантах выполнения размещение, на этапе 124, капиллярной структуры внутри по меньшей мере одной части полости может включать ограничение канавок на поверхности полости на этапе 136. Как видно из неограничивающего примера, в некоторых вариантах выполнения ограничение канавок на поверхности полости на этапе 136 может быть выполнено механической обработкой, травлением, отливкой, штамповкой и т.п.
Как видно из Фиг.8Н, в некоторых других вариантах выполнения размещение капиллярной структуры внутри по меньшей мере одной части полости на этапе 124 может включать размещение, на этапе 138, фитиля внутри по меньшей мере одной части полости.
Специалистам должно быть понятно, что описанные в данном документе элементы (например, этапы), устройства, объекты, а также пояснения к ним, используются для концептуальной ясности, и что различные схемы модификаций также должны быть понятны специалистам. Следовательно, используемые в данном документе конкретные примеры и пояснения к ним являются лишь примерами более общих категорий. Как правило, используемые в данном документе конкретные примеры предназначены для более общей категории, при этом не внесение таких конкретных элементов (например, этапов), устройств и объектов не следует воспринимать как необходимое ограничение.
Используемые в данном документе термины во множественном числе и/или в единственном числе специалисты могут переводить из формы множественного числа в форму единственного числа и/или обратно в зависимости от контекста и/или заявки. Различные формы сочетаний единственного/множественного числа не излагаются в явном виде в данном документе в целях ясности.
Несмотря на то, что в данном документе были показаны и описаны отдельные аспекты объекта изобретения, специалистам должно быть ясно, что на основании вышеизложенного могут быть произведены изменения и усовершенствования, не затрагивающие объекта изобретения и его более широких аспектов. Поэтому, считается, что прилагаемые пункты формулы изобретения включают все изменения и усовершенствования в пределах сущности и объема описанного в данном документе изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что изобретение ограничено приложенной формулой изобретения. Специалистам должно быть ясно, что используемые в данном документе и в приложенной формуле изобретения термины (например, в ограничительной части приложенной формулы изобретения) следует понимать как "открытые" термины (например, термин "включающий" следует понимать как "включающий, но не ограниченный этим", термин "имеющий" следует понимать как "имеющий по меньшей мере", термин "включает" следует понимать как "включает, но не ограничивается этим" и т.д.). Специалистам должно быть понятно, что, если предлагается перечисление определенного числа пунктов формулы изобретения, то фактически это число пунктов будет перечислено в формуле изобретения, а отсутствие перечисления пунктов указывает на то, что такое намерение отсутствует. Например, в приложенных пунктах формулы изобретения могут использоваться вводные фразы "по меньшей мере один" и "один или несколько". Тем не менее, использование подобных выражений неследует толковать таким образом, что введение пунктов формулы изобретения с употреблением неопределенных артиклей ограничивает отдельные пункты формулы изобретения, состоящей из одного вводного пункта, даже если этот пункт формулы изобретения включает такие вводные фразы, как "один или несколько" или "по меньшей мере один", при этом неопределенные артикли следует понимать, как "по меньшей мере один" или "один или несколько"; то же самое касается использования определенных артиклей для представления пунктов формулы изобретения. Кроме того, даже при указании конкретного номера пункта формулы изобретения специалистам должно быть ясно, что данный пункт формулы изобретения следует понимать, как по меньшей мере перечисленный пункт (например, открытый пункт "двух пунктов"; не считая других модификаций, обычно означает по меньшей мере два пункта или два или более двух пунктов). Кроме того, в подобных примерах с выражениями, аналогичными выражениям "по меньшей мере один из A, В и С и т.д.", подразумевается, что специалистам понятно это выражение (например, "система, имеющая по меньшей мере один из A, В и С" будет включать, но не ограничиваться системами, имеющими отдельный A, отдельный В, отдельный С, A и В вместе взятые, A и С вместе взятые, В и С вместе взятые и/или A, В и С вместе взятые и т.д.). При использовании аналогичного пункта к "по меньшей мере одному из A, В или С, и т.д.", имеется в виду, что специалистам ясно, что пункт (например, "система, имеющая по меньшей мере один из A, В или С") включает, но не ограничивается системами, имеющими один A, один В, один С, A и В вместе взятые, A и С вместе взятые, В и С вместе взятые и/или A, В и С вместе взятые и т.д. Специалистам должно быть понятно, что практически любое альтернативное слово и/или фраза, представляющие два или более двух альтернативных выражений в описании, формуле изобретения или на чертежах, следует понимать, как возможность включения одного из выражений, любого из (двух) или обоих выражений. Например, фразу "A или В" следует понимать, как, по возможности "A" или "В" или "A и В".
В отношении приложенной формулы изобретения специалистам должно быть ясно, что перечисленные в ней технологические операции в большинстве случаев могут быть выполнены в любом порядке. Примеры подобного альтернативного порядка могут включать совмещенные, чередующиеся, прерывающиеся, перегруппирующиеся, а также возрастающие, подготовительные, дополнительные, одновременные, противоположные или другие варианты последовательности, если в контексте не указано иное. Что касается контекста, то такие выражения, как "восприимчивый к", "связанный с", и другие определения в прошедшем времени, как правило, не исключают такого варианта, если в контексте не указано иное.
Изложенные в данном документе некоторые аспекты и варианты выполнения, а также другие аспекты и варианты выполнения должны быть понятны специалистам. Раскрытые в данном документе некоторые аспекты и варианты выполнения предназначены для иллюстрации, но не для ограничения в соответстви с целями изобретения, указанными в следующей ниже формуле изобретения.