СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА С ВЫСОКОЙ ЗАГРУЗКОЙ НИЗКО-ОБОГАЩЕННОГО УРАНА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

1. Способ изготовления ядерного топлива (1), включающий стадии:
- изготовления сердечника (3), содержащего алюминий и низко-обогащенный уран; и
- герметизации указанного сердечника в оболочке (5);
3
2
3
4
где сердечник (3) имеет загрузку низко-обогащенного урана строго выше 3,0 гU/см и содержит менее 10% масс. фазы алюминия и/или соединений алюминия, отличных от фазы UAl, фазы UАl и фазы UAl.
2. Способ по п. 1, в котором оболочка (5) содержит один или несколько материалов, выбранных из алюминиевого сплава, циркониевого сплава, такого как циркалой-2, циркалой-4 или сплав Zr-Nb, сплава на основе Ni, например сплава 600, нержавеющей стали, такой как AISI 304L или AISI 316L.
3. Способ по п. 2, в котором оболочка (5) представляет собой алюминиевый сплав, содержащий более 95% масс. алюминия.
3
4
3
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором сердечник (3) содержит более 80% масс. смеси фазы UАl и фазы UAl, причем массовая доля фазы UАl в указанной смеси равна 50% или выше.
3
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором сердечник (3) содержит более 80% масс. фазы UAl.
2
2
6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором сердечник (3) содержит более 50% масс. фазы UAl, предпочтительно более 80% масс. фазы UAl.
7. Способ по любому из пп. 1-3, в котором стадия получения указанного сердечника (3) включает подстадию плавления низко-обогащенного урана и алюминия в печи для формирования расплава, причем доля низко-обогащенного урана в расплаве равна 68% масс. или выше и 82% масс. или меньше.
3
4
3
8. Способ по п. 7, в котором доля низко-обогащенного урана в расплаве равна 71% масс. или выше и 75% масс. или меньше и в котором сердечник (3) содержит более 80% масс. смеси фазы UАl и фазы UAl, причем массовая доля фазы UАl в указанной смеси равна 50% или выше.
3
9. Способ по п. 7, в котором доля низко-обогащенного урана в расплаве равна 73% масс. или выше и 75% масс. или меньше и в котором сердечник (3) содержит более 80% масс. фазы UАl.
2
2
10. Способ по п. 6, в котором доля низко-обогащенного урана в расплаве равна 75% масс. или выше и 82% масс. или меньше, предпочтительно равна 78% масс. или выше и 82% масс. или меньше и в котором сердечник (3) содержит более 50% масс. фазы UAl, предпочтительно более 80% масс. фазы UAl.
11. Способ по п. 7, в котором стадия получения указанного сердечника (3) включает следующие подстадии:
- получение слитка из расплава;
- измельчение указанного слитка для получения порошка;
- компактирование указанного порошка для изготовления прессованной заготовки; и
- спекание указанной прессованной заготовки для получения сердечника (3).
12. Способ по п. 11, в котором стадия получения указанного сердечника (3) включает:
- перед подстадией компактирования указанного порошка подстадию добавления к указанному порошку алюминия, причем массовая доля алюминия в порошке должна быть равна 10% масс. или меньше.
13. Способ по любому из пп. 1-3, в котором стадия герметизации указанного сердечника (3) в указанной оболочке (5) включает следующие подстадии:
- размещение указанного сердечника (3) в структурных элементах (7, 9) рамы для получения многослойной структуры (11); и
- прокатку многослойной структуры (11) для увеличения длины сердечника (3) вдоль направления прокатки (R) на 1-50%, предпочтительно на 5-30% и более предпочтительно на приблизительно 10%.
14. Ядерное топливо (1), включающее:
- сердечник (3), содержащий алюминий и низко-обогащенный уран; и
- оболочку (5), герметизирующую сердечник (3);
3
2
3
4
где указанный сердечник (3) имеет загрузку низко-обогащенным ураном строго выше 3,0 гUcм и содержит менее 10% масс.алюминия и/или соединений алюминия, отличных от фазы UAl, фазы и Аl и фазы UAl.
15. Ядерное топливо (1) по п. 14, в котором оболочка (5) содержит один или несколько материалов из алюминиевого сплава, циркониевого сплава, такого как циркалой-2, циркалой-4 или сплав Zr-Nb, сплава на основе Ni, например сплава 600, нержавеющей стали, такой как AISI 304L или AISI 316L.
16. Ядерное топливо (1) по п. 15, в котором оболочка (5) представляет собой алюминиевый сплав, содержащий более 95% масс. алюминия.
3
4
3
17. Ядерное топливо (1) по любому из пп. 14-16, в котором сердечник (3) включает более 80% масс. смеси фаз UAl и UAl, причем массовая доля фазы UAl в указанной смеси равна 50% или выше.
3
18. Ядерное топливо (1) по любому из пп. 14-16, в котором сердечник (3) содержит более 80% масс. фазы UAl.
2
2
19. Ядерное топливо (1) по любому из пп. 14-16, в котором сердечник (3) содержит более 50% масс. фазы UAl, предпочтительно более 80% масс. фазы UAl.