CN103596646B - 核燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种核燃料，包括由表面限定的核燃料材料的体积，该核燃料材料包括多个颗粒，该多个颗粒的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到颗粒边界的充分扩散，该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面。

Description

核燃料及其制备方法
技术领域
本发明总体涉及核燃料以及制备核燃料的方法，尤其涉及抗膨胀核燃料以及制备抗膨胀核燃料的方法。
发明内容
在一个方面，一种核燃料包括但不限于，由表面限定的核燃料材料的体积，该核燃料材料包括多个颗粒，该多个颗粒的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面。
在另一个方面，一种核燃料包括但不限于，由表面限定的核燃料材料的体积，该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括金属，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，该多个核燃料单元被固结成所选密度。
在另一个方面，一种核燃料包括但不限于，由表面限定的核燃料材料的体积，该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括陶瓷材料，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，该多个核燃料单元被固结成所选密度，该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
在另一个方面，一种核燃料包括但不限于，由表面限定的核燃料材料的体积，该核燃料材料包括多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，以及多个分散剂粒子，分散在核燃料材料的该体积内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点。
在一个方面，一种制备核燃料的方法可以包括但不限于，提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒；以及对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
在另一个方面，一种制备核燃料的方法可以包括但不限于，提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料；以及将该多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。
在另一个方面，一种制备核燃料的方法可以包括但不限于，提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料；以及将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络。
在另一个方面，一种制备核燃料的方法可以包括但不限于，提供核燃料材料；使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点；将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒；以及对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
在另一个方面，一种制备核燃料的方法可以包括但不限于，提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散；使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点；以及将该多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。
除了上文之外，在像本公开的文本（例如，权利要求书和/或详细描述）和/或附图那样的教导中，阐明和描述了各种其它核燃料和/或方法方面。
上文是一个概述，因此可能包含细节的简化、概括、蕴含和/或省略；因此，本领域的技术人员将懂得，该概述只是例示性的，而决不意图为限制性的。本文所述的设备和/或过程的其它方面、特征和优点和/或其它主题，将在本文阐明的教导中变得明显。
附图说明
图1A是例示核燃料的示意图；
图1B是例示核燃料的一对相邻颗粒的示意图；
图1C是例示裂变产物的类型的方块图；
图1D是例示适合在核燃料中实现的可裂变材料的类型的方块图；
图1E是例示适合在核燃料中实现的核燃料材料的类型的方块图；
图1F是例示核燃料的颗粒的理想化示意图；
图1G是例示核燃料的变形颗粒的理想化示意图；
图1H是例示核燃料的变形颗粒的理想化示意图；
图1I是例示核燃料的边界网络中的开口气泡形成过程的示意图；
图1J是例示核燃料的颗粒上的界面层的示意图；
图2A是例示核燃料的示意图；
图2B是例示核燃料的示意图；
图2C是例示核燃料的颗粒的理想化示意图；
图2D是例示核燃料的变形颗粒的理想化示意图；
图2E是例示核燃料的变形颗粒的理想化示意图；
图2F是例示核燃料的核燃料单元的两个或更多个颗粒的示意图；
图2G是例示核燃料的核燃料单元上的界面层的示意图；
图2H是例示经由机械加工形成的核燃料的示意图；
图2I是例示经由机械加工形成的核燃料的示意图；
图2J是例示经由机械加工形成的核燃料的示意图；
图3是例示包括多个分散剂粒子的核燃料的示意图；
图4是例示包括多个分散剂粒子的核燃料的示意图；
图5是制备核燃料的方法的高级流程图；
图6到32是描绘图5的替代实现的高级流程图；
图33是制备核燃料的方法的高级流程图；
图34到63是描绘图33的替代实现的高级流程图；
图64是制备核燃料的方法的高级流程图；
图65到93是描绘图64的替代实现的高级流程图；
图94是制备核燃料的方法的高级流程图；
图95到132是描绘图94的替代实现的高级流程图；以及
图133到181是描绘图94的替代实现的高级流程图。
具体实施方式
在如下详细描述中，参考了形成其部分的附图。在这些附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求书中描述的例示性实施例并不意味限制性的。可以不偏离本文展示的主题的精神或范围地利用其它实施例，以及可以做出其它改变。
一般性地参照图1A到4来描述核燃料以及制备核燃料的方法。可以构造本公开的核燃料，以便在裂变反应过程期间，对在核燃料体积内产生的裂变产物108（例如，裂变气体118、裂变液体119或裂变固体体积120），提供更有效的释放。例如，裂变气体118的有效释放可以最小化核燃料体积内的空隙区域（void region）的生长和发展。随着在空隙区域内产生压强，产生的力可能导致核燃料“膨胀”。随着核燃料膨胀，核燃料体积的外表面可能将力施加在周围包壳上。此外，除了避免膨胀之外，裂变产物108的有效释放，也可以减少各种裂变产物108的寄生中子俘获以及来自核燃料的衰变余热。
现在参照图1A和1B，依照本公开描述核燃料100和制备核燃料的各方法。给定体积102的核燃料100可以包括一种或多种核燃料材料的多个颗粒104。核燃料100的一种或多种核燃料材料可以从微结构上设计（engineer），以便核燃料材料100的颗粒104具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度106。该距离可以根据临界距离来选择，该临界距离是保持裂变产物108，像气态裂变产物118（例如，氪气或氙气）、液态裂变产物119（例如液态钠）或固态裂变产物120（例如，碲或铯）那样的，从颗粒104的内部110到颗粒104的颗粒边界112的足够扩散水平所需的。要认识到，通过增大给定颗粒104内的颗粒边界面积与颗粒内部110的体积之间的比率，作为裂变气体118从颗粒内部110扩散的结果，在颗粒边界112形成的裂变气体118气泡的数量可能增加。因此，通过减小核燃料材料的颗粒104在一个或多个维度106的尺寸（平均尺寸），从而增大颗粒边界面积与颗粒内部体积之间的比率，可以提高裂变气体118或其它裂变产物108从核燃料100的颗粒104的颗粒内部110到颗粒边界112的扩散。这样的话，裂变气体集结在颗粒边界112的可能性可能增大，而裂变气体集结在颗粒内部110内的可能性同时减小。从这个意义上来讲，当在一个或多个维度减小一个或多个颗粒104的尺寸时，与反应堆的功率（即反应堆堆芯中的通量）成比例产生的裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度梯度增加。增加的裂变产物浓度辅助调节核燃料100的一个或多个颗粒104内的最大裂变产物浓度水平。进一步，核燃料100可能包括边界网络114，其被配置成将像裂变气体118那样的裂变产物108，从核燃料100的颗粒104的颗粒边界112，输送到核燃料100的给定体积102的外部几何表面101。如果给定裂变气体118气泡具有到核燃料100的几何表面101的开口输送通道116，那么裂变气体气泡118可以从核燃料材料体积102中释放。在核反应堆的运行布置（setting）中实现时，裂变气体118跨过核燃料100的整个体积102释放的总效果，可能导致核燃料118中的膨胀减小或消除。除了改进从颗粒内部110到颗粒边界112的裂变气体扩散之外，尺寸缩小的颗粒104的设计也提高了核燃料100的边界网络114的输送通道116的空间密度，从而提高了给定裂变气体气泡从核燃料100的颗粒边界112输送到几何表面101的可能性。在本发明的一个方面，可以利用一种或多种工艺，以便实现核燃料100中的边界网络114以及裂变产物108的充分扩散所需的一个或多个颗粒104沿着一个或多个方向的特征长度106（即颗粒尺寸）。在本公开的环境中，为了简洁和清楚起见，术语“尺寸”可与“沿着一个或多个维度的特征长度”和“沿着一个或多个维度的尺寸”交换使用。
现在参照图1C，在核燃料100的一个或多个颗粒104的内部110内产生的裂变产物108，可能包括裂变气体118、液态裂变产物119或固态裂变产物120。例如，核燃料100的颗粒104可以具有低于临界水平的颗粒尺寸106，该临界水平是裂变气体118从核燃料的颗粒104的内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的。例如，可以将核燃料100的颗粒104设计成具有比核燃料100内裂变过程期间产生的氪气的充分扩散所需的临界尺寸小的尺寸。在另一实例中，可以将核燃料100的颗粒104设计成具有比核燃料100内裂变过程期间产生的氙气的充分扩散所需的临界尺寸小的尺寸。在作为铀的裂变产物的氙气的环境中，特别感兴趣的是，提供了将气体从核燃料100内部有效输送到核燃料几何表面101的手段。氙是一种显著中子吸收剂，并且它在核燃料100内聚集可能对核燃料100有显著负面中子影响。在另一个例子中，核燃料100的颗粒104可以具有比固态裂变产物120从核燃料的颗粒104的内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的临界水平低的颗粒尺寸106。例如，核燃料100的颗粒104可以具有比铯从核燃料的颗粒104的内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的临界水平低的颗粒尺寸106。在另一个例子中，核燃料100的颗粒104可以具有比液态裂变产物119从核燃料的颗粒104的内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的临界水平低的颗粒尺寸106。例如，核燃料100的颗粒104可以具有比液态金属从核燃料的颗粒104的内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的临界水平低的颗粒尺寸106。
在如下文献中一般性地描述了二氧化铀中的裂变产物的扩散：S.G.Prussin etal,"Release of fission products(Xe,I,Te,Cs,Mo,and Tc)from polycrystallineUO2,"Journal of Nuclear Materials,Vol.154,Issue1pp.25-37(1988)，通过引用将其并入本文中。在如下文献中一般性地描述了钍金属中的裂变产物的扩散：C.H.Fox Jr.etal,"The diffusion of fission products in thorium metal,"Journal of NuclearMaterials,Vol.62,Issue1pp.17-25(1976)，通过引用将其并入本文中。在如下文献中一般性地描述了铀钚混合氧化物燃料中的气态和固态裂变产物的迁移：L.C.Michels et al.,"In-pile migration of fission product inclusions in mixed-oxide fuels,"Journalof Applied Physics,Vol.44,Issue3pp.1003-1008(1973)，通过引用将其并入本文中。
现在参照图1D，核燃料100可以含有任何已知核裂变材料。例如，核燃料100可以包括但不限于基于铀的材料121、基于钚的材料122或基于钍的材料123。例如，本发明的核燃料100可以包含235U。在另一实例中，本发明的核燃料100可以包含239Pu。进一步，应当认识到，核燃料100在制备时无需是直接可裂变的。例如，本发明的核燃料100可以实现不可裂变的基于232Th的材料。但是，钍-232可以在增殖反应堆环境中被实现，其中232Th可以增殖成适合裂变的233U。因此，从一般意义上来讲，本发明的核燃料100可以含有非可裂变材料，然后其可增殖成可裂变材料。应当认识到，上述的可裂变和非可裂变材料不应解释为限制，而仅仅是例示性的，因为可以预料另外的材料也可能适合在本发明的核燃料100中实现。
现在参照图1E，核燃料100的核燃料材料可以包括像但不限于基本上纯金属核燃料材料125、金属合金核燃料材料126或金属间核燃料材料127那样的一种或多种金属性核燃料材料124。例如，纯金属核燃料材料124可以包括但不限于铀-235、钚-239或钍-233。在另一个例子中，金属合金核燃料材料126可以包括但不限于铀-锆、铀-钚-锆、铀-锆-氢化物或铀铝。举进一步的例子来说，金属间核燃料材料127可以包括但不限于UFe2或UNi2。应当认识到，包括在本发明的核燃料100的核燃料材料中的适当金属性核燃料材料的上述列表，不应解释为限制，而仅仅是例示。
在另一个实施例中，核燃料100的核燃料材料可以包括一种或多种陶瓷核燃料材料128，像但不限于氧化物核燃料材料129、氮化物核燃料材料131或碳化物核燃料材料132那样的。例如，基于氧化物的核燃料材料129可以包括但不限于二氧化铀（UO2）、二氧化钚（PuO2）或二氧化钍（ThO2）。此外，基于氧化物的核燃料材料129可以包括像但不限于PuO2和贫化或天然UO2的混合物那样的混合氧化物核燃料材料。在另一个例子中，基于氮化物的核燃料材料131可以包括但不限于氮化铀或氮化钚。举进一步的例子来说，基于碳化物的核燃料材料可以包括但不限于碳化铀132。应当认识到，包括在本发明的核燃料100中的适当陶瓷核燃料材料的上述列表不应解释为限制，而仅仅是例示。
虽然上述的核材料是在材料“颗粒”和图1A的环境中完成的，但应当懂得，这些材料的实现可以扩展到其它环境，像在本公开的图2A到4中描述的那些。
应当认识到，除了上述的可裂变核材料之外，本发明的核燃料100也可以包括像但不限于中子慢化材料或中子反射材料那样的不可裂变材料的部分。从一般意义上来讲，在本公开的环境中术语“核燃料”不限于可裂变材料，而是可以包含用作核反应堆布置中的燃料源的物体或材料的整个体积。因此，虽然术语“核燃料”可以用于指给定体积内的材料，但其也可以扩展到像燃料芯块（pellet）、燃料芯球（pebble）或燃料棒那样在核反应堆布置中实现的核燃料材料的实施例。
现在参照图1F到1H，一个或多个颗粒104沿着至少一个维度的特征长度106，可以包括核燃料100的一个或多个颗粒104沿着所有维度的特征长度106。例如，可以将核燃料100的颗粒104设计成用“a”表示的“高度”和用“b”表示的“宽度”在尺寸上相似。因此，不管什么因素（例如，应力（stress）或热梯度），裂变产物108可以在颗粒内沿着所有方向从颗粒内部110有效地扩散到颗粒边界112。在这种环境中，颗粒结构可以通过核燃料100的颗粒106的“颗粒尺寸”来表征。“颗粒尺寸”可以被选择成使颗粒小到足以考虑到从一个或多个颗粒104的内部110充分扩散到一个或多个颗粒104的边界112。
如图1G所示，一个或多个颗粒104沿着至少一个维度的特征长度106可以包括一个或多个颗粒104沿着所选维度的特征长度106。例如，如图1G所示，可以将核燃料100内的颗粒104设计成沿着颗粒106的给定维度具有所选特征长度106。例如，在具有伸长颗粒结构的颗粒106中，颗粒104可沿着颗粒106的在图1G中显示成维度“a”的“薄”维度具有所选特征长度。在另一实例中，在具有伸长颗粒结构的颗粒104中，颗粒104沿着颗粒106的在图1G中显示成维度“b”的“厚”维度具有所选特征长度。应当认识到，颗粒104只需具有至少一个特征长度106，该特征长度106比从一个或多个颗粒104的内部110充分扩散到一个或多个颗粒104的边界112所需的距离小。但是，还要认识到，颗粒104的所有维度可以具有小于等于裂变产物108从一个或多个颗粒104的内部110充分扩散到一个或多个颗粒104的边界112所需的距离的特征长度106。
如图1H所示，一个或多个颗粒104沿着至少一个维度的特征长度106可以包括沿着所选方向134的特征长度106。例如，可以将核燃料100内的颗粒104设计成在核燃料100中沿着给定方向具有所选特征长度106。例如，具有伸长颗粒结构的颗粒104可以在核燃料100中沿着所选方向134具有所选特征长度106。应当认识到，将颗粒结构设计成具有沿着所选方向134小于裂变产物108从颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的长度的特征长度106，可以提供从颗粒内部110转移裂变产物108（例如，裂变气体118）的更有效手段。
在另一个实施例中，一个或多个颗粒104可以沿着一个或多个颗粒被选择成最大化从颗粒内部110到颗粒边界112的热传递的维度，具有特征长度104。例如，可以使一个或多个颗粒106取向成，使它们在图1H中显示成“a”的窄维度与核燃料100中的热梯度136基本垂直地对齐。这样的安排有助于从颗粒内部110到颗粒边界的热传递，有助于裂变产物108从颗粒内部110到它的颗粒边界112的扩散。举另一个例子（未示出）来说，在利用本发明的核燃料100制备的圆柱形燃料芯块中，可以将核燃料100的颗粒104排列（即，平均而言，可以将材料的颗粒排列）成使它们的窄维度与圆柱形芯块的径向热梯度基本上垂直。应当注意到，图1H、1G和1F中的例示代表与本发明一致的多个颗粒106的简化概念性例示，并且不应该解释为本质示意。进一步，本领域的技术人员应当认识到，可以实现多种材料处理技术（例如，冷加工和/或退火、压缩或挤出），以便开发出图1F中的对称颗粒结构和例示在图1G和1H中的变形伸长颗粒结构。本文进一步讨论了多种材料处理技术。
在另一个实施例中，核燃料100的颗粒106可以具有沿着小于等于裂变产物充分扩散所需的所选距离的至少一个维度的平均特征长度106。例如，核燃料100的颗粒106可以沿着核燃料的颗粒104的所选维度具有平均特征长度106。该平均长度可以被选择成保持从核燃料100的颗粒104的内部到核燃料100的颗粒的颗粒边界112的充分扩散。要认识到，可能存在最大平均颗粒尺寸106，其将提供裂变产物108从颗粒104的内部110到颗粒104的颗粒边界112的充分扩散。
在另一个实施例中，核燃料100的颗粒106可以具有沿着所选方向小于等于裂变产物的充分扩散所需的所选距离的平均特征长度106。例如，核燃料100的颗粒106可以沿着核燃料的颗粒104的所选维度具有平均特征长度。沿着所选方向的平均长度可以被选择成保持从核燃料100的颗粒104的内部到核燃料100的颗粒的颗粒边界112的充分扩散。要认识到，可能存在沿着所选方向的最大平均颗粒尺寸106，其将提供裂变产物108从颗粒104的内部110到颗粒104的颗粒边界112的充分扩散。
在另一个实施例中，核燃料的颗粒104可以具有特征长度的所选统计分布。例如，核燃料的颗粒104可以具有如下的颗粒尺寸分布，其具有颗粒尺寸106在所选距离以下的所选百分比的颗粒。例如，本发明的核燃料100可以具有颗粒尺寸106分布，使得75%的颗粒具有小于等于5μm的颗粒尺寸106，平均颗粒尺寸为3μm。在另一个实施例中，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的多种统计分布。例如，本发明的核燃料100可以具有颗粒尺寸106分布，使得25%的颗粒具有小于等于10μm的颗粒尺寸106，25%的颗粒具有小于等于5μm的颗粒尺寸106，以及10%的颗粒在1μm以下。在另一实例中，本发明的核燃料100可以具有颗粒尺寸106分布，使得25%的颗粒具有小于等于10μm的颗粒尺寸106和25%的颗粒具有大于等于50μm的颗粒尺寸106。在另一实例中，本发明的核燃料100可以具有颗粒尺寸106分布，使得25%的颗粒具有在1μm和5μm之间的颗粒尺寸106，50%的颗粒具有在5μm和10μm之间的颗粒尺寸，以及25%的颗粒具有大于10μm的颗粒尺寸106。
要进一步设想，颗粒尺寸106可以空间分布在遍及核燃料的体积102。例如，第一区域内颗粒的平均颗粒尺寸106可以选择成大于或小于第二、第三或直到和包括第N区域内的平均颗粒尺寸106。此外，也要设想，空间颗粒尺寸106分布在性质上可以是连续或离散的。例如，在圆柱形燃料芯块中，可以将颗粒104设计成平均而言颗粒在芯块的中心上最小，并且沿着朝芯块表面的径向尺寸单调增大。在另一个例子中，圆柱形燃料芯块内的颗粒104可以这样分布：在芯块内存在多个离散颗粒尺寸区，每个区域包含具有所选平均颗粒尺寸106的颗粒。例如，中心颗粒区可以具有第一平均颗粒尺寸（例如，10nm），围绕中心区的第一同心环区可以具有第二平均颗粒尺寸（例如，100nm），以及围绕第一同心环区的第二同心环区可以具有第三平均颗粒尺寸（例如，1μm）。因为中心区域可能经历较大裂变过程活动，并且可能需要较大程度的裂变产物108扩散以避免膨胀，所以让圆柱形燃料芯块的中心区域中的颗粒尺寸具有小于外围芯块区域的颗粒尺寸可能是有利的。
在另一个实施例中，可以根据核燃料100的工作条件选择一个或多个颗粒104沿着一个或多个维度的最大特征长度106。例如，核燃料100的工作条件可以包括核燃料100用在核反应堆系统中的温度。例如，核反应堆燃料100的工作温度越高，平均颗粒尺寸106必须越小，以便提供裂变产物108从颗粒内部110到颗粒边界112的充分扩散。在另一个例子中，核燃料100的工作条件可以包括核燃料内的热诱发压强。例如，随着核燃料100热扩张到收容核燃料100的包壳结构中，燃料表面101与包壳之间的相互作用可能在核燃料100内诱发应力。
在另一个实施例中，可以根据核燃料100的化学成分选择一个或多个颗粒104沿着一个或多个维度的最大特征长度106。例如，在铀-锆（UZr）和铀-钚-锆（U-Pu-Zr）合金的环境中，提供裂变产物108从颗粒104的内部110到颗粒边界112的充分扩散所需的平均颗粒尺寸106，可以由UZr或U-Pu-Zr合金中的相对锆比例（content）决定。锆用作金属性核燃料中的合金剂，以便稳定金属性核燃料的相（例如，稳定组成材料的迁移）。此外，在U-Pu-Zr的环境中，例如，D.L.Porter等人过去的研究表明，在照射期间，对于小于8重量百分比的Pu浓度，组成材料的迁移不会发生。在圆柱形燃料芯块的环境中，在组成材料的迁移确实发生的U-Pu-Zr合金中，要认识到，组成材料倾向于迁移到圆柱形芯块内的多个径向区，Zr倾向于朝着圆柱形燃料芯块表面径向向外迁移。由于这种向外迁移，圆柱形U-Pu-Zr芯块的中心区可能发展贫化Zr浓度。相对浓度的这种漂移可能对裂变产物108产生以及芯块的给定区域内的扩散性有大的影响。因此，保证从核燃料110内的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的平均颗粒尺寸106，将取决于给定核燃料100的组成材料的化学成分和几何安排。
此外，给定燃料的裂变产物产生率可能决定最大可允许平均颗粒尺寸106，其是保证在核燃料100的一个或多个颗粒104中从颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的。裂变产物产生率与给定核燃料100内的裂变率成比例。除了其它以外，给定燃料内的裂变率取决于形成核燃料100而实现的可裂变材料及其相对浓度。
在另一个实施例中，可以根据期望裂变产物浓度水平选择一个或多个颗粒104沿着一个或多个维度的最大可允许特征长度106。例如，可以将特征长度106选择成小于裂变气体118集结发生的临界距离。这样，特征长度106可以被选择成使核燃料100的平均颗粒尺寸106小到足以限制裂变产物108浓度，作为结果，限制了核反应堆燃料100内的裂变气体118集结。
本领域的技术人员应该懂得，实现的裂变产物产生率、化学成分和温度是给定核燃料100内的密切相关量。出于这个原因，裂变产物产生的确切演化是高度动态的，并且可能精确地取决于像但不限于核燃料100的材料成分的相对比例、核燃料100的几何形状、核燃料100的工作温度、核燃料100的密度和核反应堆类型那样的量。因此，本文要设想，本发明的核燃料100的任何实现可能依赖试错法（例如，使用利用核反应堆或利用模拟核反应堆条件的试错），或适合针对所选燃料成分参数（例如，燃料件的可裂变材料的类型、组成可裂变材料的相对浓度、可裂变材料的几何分布、密度或尺寸）和核反应堆系统参数（例如，反应堆的类型、工作温度、燃料材料件的类型（例如，燃料棒、燃料芯块、燃料芯球等），确定最大颗粒尺寸106的在本领域中已知的任何计算建模过程。对于U-Pu-Zr系统中的核燃料膨胀、裂变产物产生和组成材料分布和迁移的详细描述，请参阅如下文献：D.L.Porter et al,"Fuel Constituent Redistribution during the Early Stages of U-Pu-ZrIrradiation,"Metallurgical Transactions A,Vol.21A,July1990p.1871;andG.L.Hofman et al,"Swelling Behavior of U-Pu-Zr Fuel,"MetallurgicalTransactions A,Vol.21A,July p.517(1990)，通过引用将其公开并入本文中。
再次参照图1A和1B，核燃料100的边界网络114的一条或多条输送通道116可以通过两个或更多个相邻颗粒104之间的区域来限定。例如，如图1B所示，邻近颗粒104的相邻边缘之间的颗粒边界112可以限定核燃料材料100的边界网络114的输送通道116。
现在参照图1I，例示了核燃料100的边界网络114的输送通道116的形成。在一个实施例中，核燃料100的相邻颗粒104之间的输送通道116可以经由沿着相邻颗粒104的颗粒边界112的裂变气体118的开口气泡150的生长形成。例如，在第一步骤138中，裂变气体气泡开始沿着两个相邻颗粒104之间的颗粒边界112集结。该气泡144在本文中被称为“封闭”气泡，因为它们代表核燃料材料内的封闭球形空隙。如本公开在前面所讨论的，随着核燃料100内的颗粒104的尺寸减小，颗粒边界面积/颗粒内部体积比增大。边界面积/内部体积比的增大可能导致在裂变过程期间，集结在颗粒边界144上的裂变气体气泡的数量相对增加，而给定颗粒104的内部146内的裂变气体集结气泡的数量相对减少。进一步，在步骤140中，随着越来越多的裂变气体气泡继续集结在给定颗粒边界上，封闭气泡开始相互结合和连接，形成结合的封闭气泡结构148。然后，在步骤142中，由于表面扩散，结合的封闭气泡148完全转变成“开口”气泡结构150。作为裂变气体原子扩散到颗粒边界112的结果，在颗粒边界112附近形成颗粒104的内部110内的裸露区152。开口气泡150的形成形成了由相邻颗粒104的颗粒边界112限定在其边缘上的输送通道116。如果由开口气泡（即，裂纹）形成的输送通道116延伸到核燃料100的几何表面101，则裂变气体可以从核燃料100的体积102中逃逸。
在如下文献中一般性地描述了受照射二氧化铀中裂变气体气泡的迁移：MaryEllen Gulden,"Migration of gas bubbles in irradiated uranium dioxide,"Journalof Nuclear Material,Vol.23,Issue1July pp.30-36(1967)，通过引用将其并入本文中。
在另一个实施例中，多条输送通道116可以形成互连通道的系统114。例如，如前所述，随着核燃料100内的颗粒尺寸104减小，核燃料100内颗粒边界因此输送通道116的空间密度增大。输送通道密度的增大为两个目的服务。首先，与核燃料100的体积102的几何表面101相交的输送通道的数量，将随着核燃料100内输送通道116的数量增加而增加。作为与核燃料100的几何表面101相交的输送通道116的数量增加的结果，可以经由边界网络114从颗粒104的颗粒边界104输送的裂变气体的数量增加。其次，给定输送通道116将与另一条输送通道116相交的可能性将随着核燃料100内的输送通道密度增大而增大。因此，核燃料100的颗粒104的减小的颗粒尺寸，可能导致开口在几何表面101的输送通道116的数量增加、以及多条输送通道116之间互连的频率增加，两者都有助于从颗粒边界112到几何表面101的有效裂变气体输送。
要进一步设想，可以形成互连边界网络114的输送通道116，或可以利用挥发性沉淀剂促进它们的生长。例如，可以在铸造工艺之前将挥发性沉淀剂加入金属性核燃料材料124或陶瓷核燃料材料28。在铸造期间，可以对核燃料材料施加热处理（例如，退火工艺）。热处理可以使沉淀剂沉淀析出到核燃料100的颗粒边界112。如果在铸造前核燃料内存在沉淀剂的足够大浓度，则沉淀剂的沉淀可以起在核燃料100内形成一个或多个空隙区的作用。此外，沉淀剂可以在核燃料100内形成起形成核燃料100的边界网络114的作用的多个互连空隙区。还应当认识到，沉淀剂的利用可以促进核燃料100内边界网络114沿着颗粒边界112的生长。沉淀剂可以包括但不限于氮或碳。
另外，本文要设想，可以在铸造之前将金属沉淀剂用于核燃料材料来操纵核燃料100的颗粒边界112形成。例如，可以在铸造工艺之前将金属性沉淀剂（例如，铌）加入金属性燃料材料124（例如，铀-锆）。要认识到，冷却时，在阈金属沉淀剂浓度上，金属沉淀剂可以从金属性核燃料材料124中沉淀。应当进一步认识到，冷却时从核燃料材料中沉淀的金属沉淀剂的数量可能取决于冷却速率。作为沉淀的结果，在凝固时，金属沉淀剂可能形成核燃料100内的附加相。例如，金属性沉淀剂可能形成核燃料100内金属性沉淀剂的固态区的分布。这些固态金属性沉淀剂区域可能促进在金属性沉淀剂的位置上一个或多个颗粒边界的生长。
要进一步认识到，作为裂变气体从颗粒内部扩散的结果在边界网络114内发展的裂变气体压强，由于颗粒边界112断裂（即，裂开）可促进裂变气体释放。颗粒边界112断裂可能增大边界网络114面积，考虑到边界网络更容易地将裂变气体输送到核燃料表面101。还要进一步认识到，沉淀剂的加入可能促进颗粒边界112断裂，因为颗粒边界上的沉淀剂压强可能起加速颗粒边界112断裂的作用。
要进一步设想，边界网络114可以由多个空隙区形成。虽然上述描述一般性地涉及经由一个或多个颗粒边界112上的裂变气体集结发展的、通过颗粒边界112之间的区域限定的边界网络114的形成，但要认识到，一个或多个颗粒内部110之外的多个空隙区可能导致边界网络114的形成。例如，如本文将进一步所述，可以使分散剂粒子（例如，氧化锆颗粒）沿着颗粒边界112遍及核燃料100分散。分散剂粒子可以起建立优选裂变气体据点的作用。如果气体据点以为互连在这些气体据点上形成的气泡作准备的方式分布在核燃料100内，那么可以形成边界网络114。此外，从一般意义上来讲，可以利用适合控制核燃料100（例如，金属性核燃料或陶瓷核燃料）内的孔隙度的本领域中已知的任何方法，以便建立边界网络114或促进边界网络114的建立。
应当认识到，本发明的核燃料100的边界网络114可在核燃料100内的核裂变过程之前或期间形成。例如，如上所述，核燃料100的颗粒结构的核燃料100可以配置成：在将核燃料100用在核反应堆布置内期间，在生产裂变产物108（例如，裂变气体）时发展边界网络114。这样，核燃料100可以具有提供裂变产物108到核燃料100的颗粒边界112的充分扩散所需的临界值以下的平均颗粒尺寸106。然后，当核燃料100在核反应堆100中经历裂变时，裂变产物108更容易地集结在颗粒边界112上，最终形成互连边界网络114。在另一个例子中，如上所述，边界网络114可以基本上在用在核反应堆系统中之前形成。例如，在铸造和退火工艺期间利用沉淀剂可以在核燃料100中产生边界网络114。在另一实例中，可以在制备核燃料100期间实现任何已知空隙形成或孔隙度控制工艺，以便发展足以将像裂变气体那样的裂变产物从核燃料100的颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114。
现在参照图1J，核燃料100的一个或多个颗粒104可以包括界面层154。例如，可以实现一种或多种处理（例如，化学处理或退火处理），以便在一个或多个颗粒104的颗粒边界112上生长界面层154。例如，界面区154的形成可以在铸造过程期间在晶化时在核燃料100内禁止颗粒生长。这样，界面区可以有助于将颗粒的颗粒尺寸106保持在保持裂变产物108从颗粒内部110充分扩散到核燃料100的颗粒边界112所需的临界尺寸或以下。例如，界面区154可以包括氧化物层，氮化物层或碳化物层。例如，核燃料材料内的氮或碳在铸造之前在热处理工艺期间可以从燃料基体（matrix）沉淀。然后，在冷却时，氮或碳沉淀物在结晶颗粒结构的表面可分别形成金属氮化物层或金属碳化物层。在另一个例子中，在制备过程的铸造阶段期间可以施加氧气，以便在核燃料100的颗粒边界112形成金属氧化物界面层154。本文要设想，界面层154的厚度可以是赖以生长的颗粒104的尺寸的几分之一。例如，界面层154可以具有0.1和10nm之间的厚度，而内部颗粒结构可以具有0.1和10μm之间的厚度。举另一个例子来说，在金属性核材料的环境中，界面区可以包括在化学成分上可以不同于颗粒104的内部110的金属间化合物
从一般意义上来讲，可以依照本发明实现适合生长颗粒边界界面层154的本领域中已知的任何处理过程。上面有关界面层154生长的描述只是例示性的，而不应该解释为限制。
在另一个实施例中，为了在一些颗粒104中沿着至少一个维度获得（核燃料100的充分裂变气体扩散和相应边界网络所需的）特征长度106而实现的一种或多种工艺，可以包括一种或多种材料处理技术。可以实现多种材料处理技术，以便控制核燃料100的颗粒尺寸106和边界网络114的发展。例如，可以利用冷加工工艺、退火工艺、正火工艺或回火工艺处理核燃料100。应当认识到，材料处理技术的上述列表是非穷尽的，而不应该解释为限制，因为多种其它材料处理技术可能适合制备本发明的核燃料100。
在一个方面，可以利用一种或多种材料处理技术，将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着小于等于所选距离的一个或多个维度的特征长度106。
在一个实施例中，可以将冷加工工艺用于产生核燃料100内的颗粒104，其具有沿着小于等于所选距离的一个或多个维度的特征长度106。要认识到，核燃料100材料的颗粒尺寸106可以通过可能出现在冷加工给定体积的核燃料100时的塑性形变过程来减小。例如，固态固结（consolidated）金属125（例如，铀、钚或钍）或金属合金126（例如，铀锆、氢化铀锆、铀铝等）核燃料件可以经受冷加工工艺，以便减小核燃料材料颗粒104的颗粒尺寸106，从而使材料的平均颗粒尺寸移位成较小值。例如，固态金属125或金属合金126核燃料件可以包括像燃料棒那样的铸造金属或金属合金核燃料件。然后可以利用冷加工工艺处理铸造金属性核燃料。例如，可以在比其再结晶温度低的温度（例如，室温）冷加工铸造金属性核燃料件。可以将金属件冷加工到核燃料材料的平均颗粒尺寸等于或低于提供裂变产物108到材料的颗粒104的颗粒边界112的充分扩散所需的尺寸为止。例如，可以将铀-钚-锆燃料棒冷加工到燃料棒内的平均颗粒尺寸106近似1μm为止。
要进一步设想，可以利用在环境温度进行的挤压工艺制备金属性燃料棒。在室温挤压金属性燃料材料提供了减小材料内的颗粒尺寸106所需的必要塑性形变。作为结果，在室温挤压金属性核燃料材料可以建立冷加工颗粒结构，其中材料的颗粒尺寸106低于充分裂变产物108扩散所需的临界尺寸。进一步，然后可以在低再结晶温度将室温挤压的金属性燃料棒退火，以便在材料内获得期望颗粒尺寸。应该注意到，如果室温燃料棒挤压不可能，则也可以在低到足以禁止再结晶和颗粒生长但高到足以考虑到燃料棒挤压的温度，进行挤压处理。
应当认识到，可以实现本领域中已知的任何冷加工工艺，以减小金属125、金属合金126或金属间127核燃料内的平均颗粒尺寸。例如，可以在比材料再结晶温度低的所选温度，将压缩工艺、弯曲工艺、拉伸工艺、挤压工艺、锻造工艺或剪切工艺应用于金属125、金属合金126或金属间127核燃料材料。应当认识到，上述冷加工工艺不代表限制，而应该理解为例示，因为要设想，在其它环境中多种其它冷加工方法和条件可能是可应用的。此外，应当认识到，冷加工工艺可以与先前铸造无关地应用于金属125、金属合金126或金属间127核燃料。上面为了将材料的平均颗粒减小到低于裂变产物108充分扩散所需的尺寸，在冷加工金属或金属合金核燃料材料之前，对铸造和挤压的描述仅仅是为了例示的目的，而不应该理解为要求的限制。要设想，在本发明的环境内可以实现多种其它金属125、金属合金126或金属间127核燃料件制备方法。
举另一个例子来说，可以冷轧钍或钍合金，以便形成适于在核反应堆布置中实现的燃料件。钍或钍合金由于其高度的延展性而尤其在冷轧处理的环境中有用。利用冷轧工艺考虑到无需像铸造那样的先前工艺步骤而控制被轧钍或钍合金燃料件的平均颗粒尺寸。因此，可以以随着工件形成为燃料棒控制钍或钍合金件的颗粒的颗粒尺寸分布的方式，实现冷轧工艺。例如，可以将钍的固态件冷轧成平面薄片，其中该片内的颗粒尺寸106低于保证裂变产物108从颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸。然后，通过将该片卷轧成圆柱或芯块形状要进一步操纵这个颗粒设计的片。
在另一个例子中，可以固态固结陶瓷核燃料件经历冷加工工艺，以便减小陶瓷核燃料材料内的颗粒的平均颗粒尺寸。固态陶瓷核燃料件可以利用在本领域中已知的任何陶瓷核燃料制备工艺来制备。例如，可以通过将陶瓷核燃料粉末（例如，二氧化铀粉末）或核燃料粉末的前体（例如，U3O8）压实和压制成燃料芯块或燃料芯球，来制备陶瓷核燃料件。例如，在压制之前可以将有机粘合剂加到核燃料粉末。在将粉末和粘合剂混合物压制成所希望形状之后，可以使用高温处理使粘合剂蒸发掉，其中陶瓷件被加热到有机剂沸点以上但在在陶瓷核燃料熔点以下。然后可以将压实的核燃料粉末烧结到直到理论密度的98%的所选密度。然后可以利用像压缩工艺那样的冷加工工艺处理压实的陶瓷核燃料材料。可以将陶瓷件冷加工到核燃料材料的平均颗粒尺寸等于或低于提供裂变产物108到陶瓷材料128的颗粒104的颗粒边界112的充分扩散所需的尺寸为止。上述的冷加工工艺一般适合用于在冷加工陶瓷核燃料件的环境中的实现。
虽然由于其易碎性质，在陶瓷材料的环境中往往难以实现冷加工，但本文要设想，可以将像上述的那些那样的冷加工工艺实现成控制陶瓷核燃料材料的平均颗粒尺寸。在如下文献中一般性地描述了陶瓷材料的冷加工：David W.Richerson,Modern ceramicengineering:properties,processing,and use in design,3rd ed,CRC Press-Taylor&Francis Group,2003,pp.235-240，通过引用将其并入本文中。
上面对陶瓷核燃料材料烧结的描述不应该解释为对本发明所需的限制，而是烧结是用于产生适合在本发明中实现的陶瓷核燃料件的一种方法。要设想，可以在本发明的环境中实现多种其它陶瓷核燃料件制备方法（例如，铸造、原位反应（in-situ reaction）、注射成型等）。此外，上面将二氧化铀描述成适合冷加工的材料不应该解释为限制，因为在这种环境中可以实现包括但不限于氧化物、氮化物和碳化物的任何陶瓷核燃料材料。
在进一步的实施例中，可以实现退火工艺，以便在核燃料材料内取得期望颗粒尺寸106。例如，在冷加工金属性核燃料材料（例如，冷加工铸造件或在室温或低温挤压材料）之后，可以利用退火工艺，以便在金属性核燃料材料内取得期望平均颗粒尺寸106。本领域的技术人员应该认识到，在将冷加工引入给定材料之后，随后在低于再结晶温度的温度的退火可能导致材料的颗粒的细化。例如，在对金属性核燃料件挤压或施加另一种冷加工工艺之后，金属核燃料125可能被退火到低于再结晶温度的低温，以便进一步细化核燃料材料的颗粒106。为了促进核燃料100中更小颗粒结构的产生，随后退火工艺发生的温度，应该高于冷加工的金属性核燃料材料的恢复阶段开始的温度。此外，还应该认识到，再结晶温度是引入核燃料100中的冷加工量的函数。
在另一个实施例中，可以实现退火工艺，以便增加核燃料100的颗粒的颗粒尺寸106。例如，室温挤压工艺可能导致材料内比目标平均颗粒尺寸小的平均颗粒尺寸。然后可以实现退火工艺，以便使平均颗粒尺寸增长到目标水平。应该注意到，本文所述的目标颗粒尺寸低于实现金属性核燃料100内的充分扩散所需的临界尺寸，但小于其它目的（例如，实现目标材料密度、目标孔隙度等）的所需尺寸。一般来说，可以实现在高于核燃料材料的再结晶温度的温度的退火工艺，以便在实现了本领域中已知的或本文所述的任何冷加工工艺之后取得期望颗粒尺寸。退火温度、退火速率和浸泡时间可以根据使用中的特定材料的要求和以前引入系统中的冷加工量来选择。在另一个实施例中，可以实现退火工艺，以便在陶瓷核燃料材料内取得期望颗粒尺寸106。例如，陶瓷核燃料材料的冷加工时，可以利用退火工艺，以便在陶瓷核燃料材料128内取得期望平均颗粒尺寸106。例如，冷加工工艺可能导致材料内比目标平均颗粒尺寸小的平均颗粒尺寸。然后可以实现退火工艺，以便使平均颗粒尺寸增长到目标水平。一般来说，可以实现退火工艺，以便在实现了本领域中已知的或本文所述的适于陶瓷材料处理的任何冷加工工艺之后取得期望颗粒尺寸。
在如下文献中一般性地描述了退火、恢复和再结晶的原理：F.J.Humphreys andM.Hatherly,Recrystallization and Related Annealing Phenomena,2nd ed,Elsevier,2004，通过引用将其并入本文中。
应当认识到，在金属性核燃料材料的环境中，应该将退火温度选择成充分低于金属性核燃料的熔化温度。例如，在像U-Pu-Zr和U-Pu那样的金属合金核燃料材料中，退火时可能发生材料的空间重新分布。实现太靠近金属燃料的熔化温度的退火温度可能加剧材料的这种重新分布。例如，加热到高于熔化温度时，材料内的现有热梯度可能导致U-Pu-Zr或U-Pu合金中Pu的重新分布。Pu的重新分布可能导致在核反应堆中的实现期间燃料内的变更温度分布，在重新分布的Pu点具有较高温度读数。因此，金属性核燃料应该在低到足以最小化核燃料材料内的材料重新分布的温度经历热处理（例如，退火、正火、回火等）。
在另一个实施例中，可以将正火工艺用于设计核燃料100内的颗粒104，以便具有沿着小于等于所选距离的一个或多个维度的特征长度106。例如，在冷加工的核燃料材料已经经历了热处理工艺（例如，退火）之后，接着可以在空气中冷却该材料。这种工艺可以解除材料内的应力，以及可以导致核燃料100内的减小的颗粒尺寸106。例如，可以经由铸造工艺形成金属125或金属合金126核燃料件。在铸造工艺之后，可以将金属性核燃料材料件加热到比它的上临界点高的温度。然后可以使金属性核燃料材料件保持在升高的温度足够时间，以允许在材料内产生较小颗粒。然后，可以材料在空气中冷却到充分低于临界点的温度。正火工艺可以导致核燃料100中的平均颗粒尺寸减小到等于或低于保持材料内的充分裂变产物108扩散所需的平均颗粒尺寸。
在另一个实施例中，可以将回火工艺用于设计核燃料100内的颗粒104，以便具有沿着小于等于所选距离的一个或多个维度的特征长度106。要认识到，任何已知的回火工艺都适合在本发明的环境中实现。
在另一个实施例中，为了获得核燃料100的充分裂变产物108扩散所需的颗粒尺寸106和相应边界网络114而实现的一种或多种工艺，可以包括一种或多种化学处理工艺。在一个实施例中，用于在核燃料100中减小颗粒尺寸106和发展边界网络114的化学工艺可以包括但不限于氧还原工艺。例如，在像UO2或PO2那样基于氧的核燃料材料的情况中，可以利用还原气体将氧还原工艺应用于金属氧化物燃料。通过将给定金属氧化物核燃料化学还原成亚化学计量状态，可以相对于化学计量相在尺寸上减小金属氧化物核燃料的平均颗粒尺寸106。例如，使基于UO2的核燃料100暴露在由氩气/氢气混合物组成的还原气体中，可以将二氧化铀还原成像但不限于UO1.8那样的亚化学计量相。本领域的技术人员应该认识到，氧还原成亚化学计量状态可以使暴露颗粒“收缩”。要认识到，可以实现氧还原工艺，以便作为相邻颗粒104收缩时引起的增大的颗粒边界面积的结果，进一步发展边界网络114。要设想，将8到16%的氩气混合到氢气中应该适合还原。此外，由氮气和氢气组成的还原气体也可能适合在本发明中实现。
本领域的技术人员应当进一步认识到，非烧结UO2往往可能固化成超化学计量状态。这样，可以实现如上所述的随后氧还原处理，以便将超化学计量UO2还原成化学计量或亚化学计量状态。
在另一个实施例中，可以经由孔隙度控制工艺控制核燃料100的孔隙度。例如，可以实现孔隙度控制工艺以便建立或进一步发展核燃料100的边界网络。例如，可以在压实和烧结工艺期间控制核燃料100的孔隙度，其中可以经由压实参数（例如，压强、粘合剂浓度、温度等）控制孔隙度。
在另一个实施例中，可以经由颗粒纹理控制工艺，控制核反应堆燃料100内的两个或更多个颗粒104的纹理。本领域中的任何颗粒纹理控制工艺都适合在本发明的环境中实现。例如，退火工艺可以用于至少部分将颗粒纹理赋予核燃料100的颗粒104的颗粒结构。在另一个例子中，剪切形变工艺（例如，剪切轧制）可以用于将颗粒纹理赋予核燃料100的颗粒104的颗粒结构。
要进一步设想，在制备设施布置中，核燃料100的颗粒104的颗粒尺寸106和边界网络114可能不需要在制备时实现。而是，本文要设想，在核反应堆布置中在实现期间启动裂变过程时，可以建立本发明的核燃料100的所需颗粒结构和边界网络114。例如，核反应堆环境的高温可能导致核燃料100中的退火效应。在另一个例子中。当作为本发明的一个目的，适当配置颗粒结构的颗粒尺寸106时，导致核燃料100内裂变产物108产生的照射，可能导致边界网络114的进一步发展。
虽然上述的描述涉及核燃料材料的宏观件的材料处理，但要进一步设想，可以利用多种材料处理技术控制微观粒子的颗粒尺寸和相应边界网络。
应当认识到，本发明的核燃料100中的边界网络114的建立，与核燃料100的平均颗粒尺寸106的控制密切相关。例如，随着给定核燃料材料中平均颗粒尺寸106减小，颗粒边界112的空间密度增大，从而增大了边界网络114面积与核燃料100的体积102的相对比例。作为结果，随着核燃料100的平均颗粒尺寸减小，与核燃料的几何表面101相交的边界网络通道116的数量增加。
因此，也可以实现描述在本公开中控制核燃料100的颗粒尺寸106的任何材料工艺，以便控制本发明的核燃料100的边界网络114的范围（extent）。例如，就像冷加工工艺可以用于控制金属核燃料125或金属合金核燃料126内的平均颗粒尺寸106那样，冷加工工艺可以用于控制边界网络114的生长。但是，要认识到，在一些实例中，用户可以取得给定核燃料100内的适当平均颗粒尺寸106（即，保证裂变产物108从颗粒104的内部110充分扩散到它的颗粒边界112所需的尺寸），而不必实现核燃料100内充分的边界网络114发展（即，保证裂变产物108输送到燃料的几何表面101所需的网络密度和互连性）。在这个实例中，要进一步减小核燃料100的平均颗粒尺寸106，以便在燃料内达到足够的颗粒边界密度和互连的可能性，使裂变产物108从颗粒的颗粒边界112充分输送到核燃料101的几何表面101。
在另一实例中，可以利用像冷加工那样的第一工艺，取得给定核燃料100内裂变产物108从颗粒104的内部110充分扩散所需的平均颗粒尺寸106。然后，可以利用像氧还原步骤那样的第二工艺，利用像氢气/氩气混合物那样的形成气体周围环境，进一步发展边界网络114。从一般意义上来讲，第一材料工艺步骤可以用于达到减小核燃料100的颗粒尺寸106的第一水平，而第二材料工艺步骤可以用于进一步减小颗粒尺寸106，以便进一步发展核燃料100的边界网络114。
本文要进一步设想，可以将本公开的核燃料配置成工作在多种核反应堆系统环境中。例如，本发明的核燃料100、200、300和400可以用在热谱核反应堆、快谱核反应堆、多谱核反应堆、增殖核反应堆或行波反应堆中。
本文要设想，前面提供的对核燃料100以及用于制作核燃料100的各种方法和工艺的公开，应该被认为可以扩展到本公开的其余部分。
现在参照图2A和2B，例示了本发明的替代实施例。依照本公开描述核燃料200以及制作核燃料的方法。给定体积202的核燃料200可以包括一种或多种核燃料材料的多个核燃料单元204。在一个实施例中，核燃料单元204可以使用一种或多种金属性核燃料材料124来制备。在另一个实施例中，核燃料单元204可以使用一种或多种陶瓷核燃料材料128来制备。可以将核燃料单元204设计成具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度206。该距离可以根据临界距离来选择，该临界距离是保持裂变产物108（例如，裂变气体118、裂变液体119或裂变固体体积120）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的一个或多个自由表面212的足够扩散水平所需的。如例示在图1A到1X中的颗粒结构环境中的情况，要认识到，通过增大核燃料单元自由表面面积与核燃料单元内部体积之间的比率，作为裂变气体从核燃料单元内部210扩散的结果，在核燃料单元204的自由表面212形成的裂变气体118气泡的数量可能增加。因此，通过减小核燃料材料的核燃料单元204的尺寸，从而增大自由表面面积与单元内部体积之间的比率，可以提高裂变气体118或其它裂变产物108从燃料单元204的内部210到燃料单元204的自由表面212的扩散。与颗粒-边界裂变产物108集结的情况一样，核燃料单元尺寸206的减小增大了裂变气体118集结在核燃料单元204的自由表面212的可能性，而裂变气体118集结在燃料单元内部210内的可能性同时减小。可以使核燃料单元204进一步固结成所选密度。所选密度可以被选择成平衡核燃料200的功率密度要求、和裂变产物108迁移到核燃料200的几何表面201所需的边界网络要求。
进一步，核燃料200可能包括边界网络214，其被配置成将像裂变气体118那样的裂变产物108从核燃料200的核燃料单元204的自由表面212输送到核燃料200的给定体积202的外部几何表面201。如果给定裂变气体气泡118或其它裂变产物108，具有到核燃料200的几何表面201的开口输送通道216，那么裂变气体气泡118可以从核燃料材料体积202中释放。如上所述，在核反应堆的运行布置中实现时，跨过核燃料200的整个体积202的裂变气体118释放的总效果可能导致核燃料200中的膨胀减小或消除。除了改进到核燃料单元204的自由表面212的裂变产物108扩散之外，缩小尺寸的核燃料单元204的设计也可以增大核燃料200的边界网络214的输送通道216的空间密度，从而增大从核燃料200的自由表面212到几何表面201的裂变产物108输送的可能性。
在一个实施例中，核燃料200的核燃料单元204可以包括像但不限于金属核燃料材料125、金属合金核燃料材料126或金属间核燃料材料127那样的一种或多种金属性核燃料材料124。例如，金属核燃料材料可以包括但不限于铀-235金属、钚-239金属或钍-233金属。在另一个例子中，金属合金核燃料材料126可以包括但不限于铀-锆、铀-钚-锆、铀-锆-氢化物或铀铝。举进一步的例子来说，金属间核燃料材料127可以包括但不限于UFe2或UNi2。应当认识到，包括在本发明的核燃料200的核燃料单元204中的适当金属性核燃料材料的上述列表不应解释为限制，而仅仅是例示。
在另一个实施例中，核燃料200的核燃料单元204可以包括一种或多种陶瓷核燃料材料128，像但不限于氧化物核燃料材料129、氮化物核燃料材料131或碳化物核燃料材料132那样。例如，基于氧化物的核材料129可以包括但不限于二氧化铀（UO2）、二氧化钚（PuO2）或二氧化钍（ThO2）。此外，基于氧化物的核燃料材料129可以包括像但不限于PuO2和贫化或天然UO2的混合物那样的混合氧化物核燃料材料。在另一个例子中，基于氮化物的核燃料材料131可以包括但不限于氮化铀或氮化钚。举进一步的例子来说，基于氮化物的核燃料材料可以包括但不限于碳化铀132。应当认识到，包括在本发明的核燃料单元204中的适当陶瓷核燃料材料的上述列表不应解释为限制，而仅仅是例示。
实现在本发明的核燃料200中的核燃料单元204的制备可以包括多种材料处理技术。在一个实施例中，可以利用球磨工艺制备核燃料单元。例如，陶瓷材料128或金属材料124或它们的前体可以经历球磨工艺，以便制备沿着所选维度具有特征长度206的多个核燃料单元204。例如，二氧化铀粉末可以经历进一步的球磨（例如，湿磨、干磨、高能球磨或反应球磨）处理，以便取得二氧化铀内等于或低于提供核燃料的固结形式的充分裂变产物108扩散所需的临界尺寸的平均颗粒尺寸。球磨处理在本领域中是众所周知的，并且能够在大范围尺寸上产生粒子尺寸。在一些实例中，已经显示球磨能够产生小如1-5nm的粒子尺寸。例如，可以将研磨工艺应用于二氧化铀粉末的体积足够的时间，以产生尺寸范围0.001到100μm的粒子。应当认识到，上面的例子不代表限制，而仅仅应该解释为例示。本领域的技术人员将认识到，存在可应用于多种材料的多种球磨工艺规程和适合产生用于本发明中的实现的粒子状核燃料单元204的材料条件。在如下文献中一般性地描述了将金属和陶瓷粉末球磨成亚10nm水平的原理：A.S.Edelstein and R.C.Cammarata,Nanomaterials:Synthesis,Properties,and Applications,1st ed,Taylor&Francis Group,1996，通过引用将其并入本文中。在如下文献中一般性地描述了高能球磨氧化物陶瓷的原理：S.Indris et al,"Nanocrystalline Oxide Ceramics Prepared by High-Energy Ball Milling,"Journalof Materials Synthesis and Processing,Vol.8,Nos.3/4(2000)，通过引用将其并入本文中。
除了球磨之外，可以利用另外的机械加工技术来制备核燃料200的核燃料单元204。例如，适合制备在至少一个维度具有减小的厚度的核燃料单元204的机械工艺，可以用于制备核燃料200的核燃料单元204。例如，可以将冷轧工艺用于制备像钍那样的金属核燃料材料的平面薄片。可以将金属性核燃料片冷轧成小于裂变产物108从片的内部充分扩散到片的表面所需的临界距离的厚度。举另一个例子来说，可以将拉伸工艺用于制备金属核燃料材料的细线结构。可以将金属性核燃料线拉伸成横截面半径小于裂变产物108从线的内部充分扩散到线的表面所需的临界距离。本领域的技术人员将认识到，存在适合制备本发明的核燃料200的核燃料单元204的多种机械加工技术。应当进一步认识到，上面所述的线和平面片不代表对本发明的机械成形核燃料单元204的形状的限制，而在性质上仅仅是例示性的。
在另一个实施例中，可以利用纳米结构化技术制备核燃料200的核燃料单元204。例如，可以实现纳米结构化技术来形成纳米线、纳米管、纳米棒、纳米片、纳米环等。例如，核燃料200的核燃料单元204可以包括由基于金属氧化物的核燃料材料的纳米结构化形成的纳米棒。例如，金属氧化物材料的纳米棒已经被制备成具有小如40nm的厚度，具有10μm的长度。金属氧化物纳米棒形成的原理一般性地描述在1999年4月27日颁发的美国专利第5897945号中，并且通过引用将其并入本文中。
应当认识到，本发明的核燃料单元204可以以多种方式制备。应当进一步认识到，根据核燃料200实现的环境，一种制备方法可能优于另一种制备方法。各种制备方法的关键特征是它们可以提供产生具有这样尺寸的核燃料单元204的手段，该尺寸等于小于提供浓缩核燃料200中裂变产物108的充分扩散所需的临界距离。
在进一步的实施例中，可以利用一种或多种工艺以便细化核燃料的核燃料单元204的尺寸、形状或其它特征。例如，可以利用一种或多种材料处理技术来减小核燃料单元204沿着一个或多个维度的尺寸。进一步，可以利用一种或多种材料处理技术来减小核燃料单元204内沿着一个或多个维度的颗粒尺寸。材料处理技术可以包括但不限于冷加工、退火、回火、正火、化学处理、机械处理、照射、暴露在高温环境中、孔隙度控制或纹理控制。本文在前面已经描述了各种可应用工艺。应当认识到，前面对上面材料处理方法的描述可以扩展到当前展示的非固结核燃料单元204的处理。
在一个实施例中，核燃料200的核燃料单元204的一部分可以包括具有三维几何形状的核燃料单元204。例如，三维几何形状的核燃料单元204可以包括规则或不规则形状的核燃料单元。例如，核燃料单元204可以包括但不限于球形单元、圆柱形单元、椭圆形单元、环形单元或长菱形单元。
在另一个实施例中，核燃料200的一些核燃料单元204可以包括但不限于粒子核燃料单元、线性核燃料单元或平面核燃料单元。例如，粒子核燃料单元可以包括但不限于球形粒子、圆柱形粒子、椭圆形粒子或不规则形状粒子。在另一个实例中，线性核燃料单元可以包括但不限于圆柱形状线或圆柱形状棒或小棒。在另外的实例中，平面核燃料单元可以包括但不限于长方形“片”状核燃料单元。
现在参照图2C到2E，一个或多个核燃料单元204沿着至少一个维度的特征长度206，可以包括核燃料200的一个或多个核燃料单元204沿着所有维度的特征长度206。例如，可以将核燃料200的核燃料单元204设计成用“a”表示的“高度”和用“b”表示的“宽度”在尺寸上相似。因此，裂变产物108可以在颗粒内沿着所有方向从核燃料单元内部210有效地扩散到核燃料单元表面212。在这种环境中，核燃料单元204可以通过核燃料单元“尺寸”来表征。核燃料单元尺寸206可以被选择成使核燃料单元204小到足以考虑到从一个或多个核燃料单元204的内部210充分扩散到一个或多个核燃料单元204的边界212。
如图2D所示，一个或多个核燃料单元204沿着至少一个维度的特征长度206，可以包括一个或多个核燃料单元204沿着所选维度的特征长度206。例如，如图2D所示，可以将核燃料200内的核燃料单元204设计成沿着核燃料单元206的给定维度具有所选特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204的环境中，核燃料单元204沿着核燃料单元204的在图2D中显示成维度“a”的“薄”维度可以具有所选特征长度。在另一个实例中，在具有伸长结构的核燃料单元204的环境中，核燃料单元204沿着核燃料单元204的在图2D中显示成维度“b”的“厚”维度可以具有所选特征长度。应当认识到，核燃料单元104只需具有至少一个特征长度206，其比从一个或多个核燃料单元204的内部210充分扩散到一个或多个核燃料单元204的边界212所需的距离小。但是，还要认识到，核燃料单元204的所有维度都可以具有小于等于裂变产物208从一个或多个核燃料单元204的内部210充分扩散到一个或多个核燃料单元204的边界212所需的距离的特征长度206。
如图2E所示，一个或多个核燃料单元204沿着至少一个维度的特征长度206可以包括沿着所选方向234的特征长度206。例如，可以将核燃料200内的核燃料单元204设计成在核燃料200中沿着给定方向具有所选特征长度206。例如，具有伸长结构的核燃料单元204可以在核燃料200内沿着所选方向234具有所选特征长度206。
在另一个实施例中，一个或多个核燃料单元204沿着一个或多个核燃料单元204被选择成最大化从核燃料单元内部210到核燃料单元边界212的热传递的维度，可以具有特征长度204。例如，可以使一个或多个核燃料单元204这样取向，使它们在图2E中显示成“a”的窄维度与核燃料200中的热梯度236基本上垂直地对齐。这样的安排有助于从核燃料单元内部210到核燃料单元表面212的热传递，有助于裂变产物108从核燃料单元内部210到核燃料单元表面212的扩散。举另一个例子（未示出）来说，在利用本发明的核燃料100制备的球形燃料芯球中，可以将核燃料200的核燃料单元204排列成使它们的窄维度与圆柱芯球的径向热梯度基本上垂直。应当注意到，图2C、2D和2E中的例示代表与本发明一致的多个核燃料单元204的简化概念性例示，而不应该解释为实质上的示意。进一步，本领域的技术人员应当认识到，可以实现本文以前和进一步描述的多种材料处理技术（例如，冷加工和/或退火、压缩或挤压），以便开发出图2C中的对称核燃料单元结构、和例示在图2D和2E中的变形伸长核燃料单元结构。
在另一个实施例中，本文要设想核燃料200的多个核燃料单元204可以包括可控统计属性，像与本文以前描述的核燃料100的多个颗粒104相似的平均尺寸和统计分布（例如，计数统计和空间分布统计）那样的，这扩展到即时环境（instant context）。
在其它实施例中，要设想，保证裂变产物108从核燃料单元204的内部充分扩散到核燃料单元的表面所需的临界距离，可能取决于多个条件。这些条件包括但不限于核燃料200的工作条件（例如，核燃料200内的工作温度或温度诱发压强）、核燃料200的化学成分、裂变产物产生率或禁止核燃料200内的裂变产物集结所需的尺寸。在核燃料100的环境中对这些条件的描述应当解释为扩展到即时环境。
再次参照图2A和2B，多条输送通道216可以形成互连通道214的系统。例如，如前所述，随着核燃料200内的核单元尺寸204减小，核燃料200内核燃料单元表面212因此输送通道216的空间密度增大。输送通道密度的增大为两个目的服务。首先，与核燃料200的体积202的几何表面201相交的输送通道的数量将随着核燃料200内输送通道216的数量增加而增加。作为与核燃料200的几何表面201相交的输送通道216的增加的结果，可以经由边界网络214从核燃料单元204的核燃料单元表面212输送的裂变气体118的数量增加。其次，给定输送通道216将与另一条输送通道216相交的可能性，将随着核燃料200内的输送通道密度增大而增大。因此，核燃料100的减小的核燃料单元尺寸206，可能导致开口在几何表面201的输送通道216的数量增加、以及多条输送通道216之间互连的频率增加，两者都促进了从核燃料单元212到几何表面201的有效裂变气体输送。
在一个实施例中，核燃料200的边界网络214一般可以通过控制核燃料200内的孔隙度来控制。在进一步的实施例中，将多个核燃料单元204固结成核燃料200的固体固结体积202时，可以通过改变压制和烧结参数来控制核燃料200的孔隙度。例如，边界网络214的健壮性可以通过改变包括压制压强、烧结温度、烧结时间、还原环境情况的存在、粘合剂参数的组的至少一个来控制。因此，在制备核燃料200期间，除了别的以外，核燃料200的边界网络214的质量可能取决于：核燃料单元尺寸206、粘合剂混合浓度、粘合剂的类型、压实压强、烧结温度、退火温度、退火时间和核燃料单元化学成分。应当注意到，这仅仅代表在烧结的环境中可能决定核燃料200的边界网络214的形成的参数的例示性列表。
要进一步设想，可以将烧结和/或压实工艺应用于金属性核燃料单元或陶瓷核燃料单元的固结。在1991年2月12日颁发的美国专利第4992232号、以及1940年12月31日颁发的美国专利第2227177号中一般性地描述了烧结金属的原理，通过引用将其并入本文中。在2004年10月26日颁发的美国专利第6808656号、以及1976年11月30日颁发的美国专利第3995000号中一般性地描述了烧结陶瓷的原理，通过引用将其并入本文中。在如下文献中描述了在存在各种环境情况的环境中烧结二氧化铀及其前体的原理：J.Williams et al,"Sintering uranium oxides of composition UO2to U3O8in various atmospheres,"Journal of Nuclear Materials,Vol.1,Issue1April pp.28-38(1959)，通过引用将其并入本文中。
本文要设想，在核燃料110内，像经由裂变气体118扩散促进边界网络生长、经由空隙区域生长的控制形成边界网络、或经由沉淀发展边界网络那样，边界网络114形成的前述方面应当解释为可以扩展到即时环境。
在一个实施例中，核燃料200的所选密度可以包括小于核燃料材料的理论密度的密度。例如，可以将核燃料单元204固结成具有材料的理论密度的70%的密度的固体固结体积。在另一个实例中，该密度可以是理论材料密度的98%。从一般意义上来讲，对核燃料200密度没有特别要求。而是，应该取决于实现的特殊性，根据情况具体分析地选择密度。所需的最小密度是核燃料200的所需功率密度的函数。根据当前实现燃料，最现代核反应堆系统要求近似68%或更大的燃料密度，但是，这不应该解释为限制。本文要设想，核燃料100的密度可以显著低于材料的理论密度的68%。例如，核燃料100的燃料密度可以低于材料的理论密度的50%。所选密度可以平衡核燃料200的功率密度要求和开口边界网络114的裂变产物输送要求。本文要设想，给定特定实现，可以根据试错法或经由计算机建模技术确定用在给定应用中的精确密度。
在一个实施例中，核燃料200的固结体积202可以呈现多种形状。例如，可以利用模具固结、压实和烧结核燃料单元204。这个过程可以导致自持燃料段。该燃料段的形状可以包括但不限于棒、小棒、板、片、环、球体或任何其它三维形状。在另一个实施例中，核燃料200的固结体积202可以通过将核燃料单元204固结成像管那样的容器而形成。例如，可以将球形粒子形状的核燃料单元204的粉末固结成管状容器。
现在参照图2F，核燃料200的核燃料单元204可以包括两个或更多个颗粒。例如，本发明的各个核燃料单元204（例如，粒子）可以包括多个颗粒。核燃料单元204可以以这样的方式制备，以保证它们的组成颗粒具有小到足以保证从核燃料单元204的颗粒内部到颗粒边界的裂变产物108扩散的尺寸。在另一个实施例中，核燃料200的核燃料单元204可以包括一条或多条输送通道，其被配置成将一种或多种裂变产物108从核燃料单元内部210的颗粒边界输送到核燃料单元204的表面212。核燃料单元204的颗粒结构和输送通道要求与本文前面提供的描述一致。
现在参照图2G，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括界面层218。本文要设想，核燃料100中的界面层形成的前述方面应该解释为扩展到即时环境。
现在参照图2H到2J，可以利用机械固结方法将核燃料单元204固结成固体体积202。例如，如图2H所示，可以堆叠多个平面核燃料单元204以形成核燃料200的固结堆。在本例中，要进一步设想，界面区218可以可选地生长或沉积在平面核燃料单元204的表面上，以便提供随后核燃料单元204之间的隔离层。此外，因为可以控制隔离层的孔隙度，所以隔离层可以起限定边界网络114的作用，考虑到裂变气体118从核燃料单元204的表面212到核燃料200的几何表面201的充分输送。应当进一步注意到，在这种环境中，边界网络214的通道无需互连，因为任何单条通道都具有到核燃料200的几何表面201的开口通道。
在显示在图2I中的另一个例子中，可以将平面核燃料单元204“卷轧”成固结圆柱状核燃料200。例如，可以将像钍那样的足够延展性的金属性核燃料单元204用于形成例示在图2I中的卷轧的燃料。此外，如上所述的隔离层也可以可选地用于限定到核燃料表面200的开口通道。
举显示在图2J中的另一个例子来说，可以将多个线状核燃料单元204编织成固结核燃料200。例如，可以将从处理金属性核燃料材料形成的线结构织成例示在图2J中的固结核燃料200。本文要设想，核燃料线210的直径可以具有近似5到100μm的直径。但是，这个厚度不应该被认为是限制而仅仅是例示。
在其它实施例中，可以利用本文前述的各种工艺（例如，材料处理技术）处理核燃料200的固结体积。例如，核燃料200可以经历像但不限于冷加工、退火、回火、正火、化学处理或照射那样的一种或多种处理技术。本文前面提供的燃料件处理的之前描述应该应用于即时环境。
现在参照图3和4，例示了本发明的替代实施例。在一个方面，本发明的核燃料100和200可以进一步包括分散在核燃料100和200的体积内的多个分散剂粒子318。分散剂粒子可以用作核燃料100内优选裂变产物108（例如，裂变气体108）的据点。
在一个实施例中，分散剂粒子318可以包括一个或多个陶瓷粒子。例如，分散剂粒子318可以包括一个或多个氧化物粒子、氮化物粒子或碳化物粒子。例如，一些分散剂粒子318可以包括但不限于稳定氧化物。适用在核燃料布置中实现的稳定氧化物的一种类型是二氧化锆。但是，要认识到，由于中子吸收，锆在核燃料布置中存在中子方面问题。因此，在基于金属合金或陶瓷的核燃料中锆的重量百分比应该近似在0和10%之间。但是，这不应该认为是限制，因为预料在某些环境中，锆浓度可能超过10%。除了基于氧化锆的材料之外，要进一步设想，多种基于其它氧化物的材料可能适合在本发明中实现，像但不限于氧化钇、氧化钪、氧化铬和氧化钛那样。在另一个实施例中，分散剂粒子318可以包括一个或多个金属性粒子。例如，分散剂粒子可以包括一个或多个金属粒子、金属合金粒子或金属间化合物粒子。
在另一个实施例中，分散剂粒子318可以包括粒子壳。例如，分散剂粒子可以由氧化物材料的基本空心壳组成。例如，一个或多个金属性粒子可以经历氧化过程。这种氧化过程可能导致在一个或多个粒子的表面的氧化层。然后，一个或多个粒子的金属性内部可能经历另外处理过程，其起溶解粒子的金属性中心的作用，使一个或多个分散剂粒子由空心氧化物壳组成。例如，可以利用基于铀的金属，以便制备氧化铀空心壳分散剂粒子。要进一步设想，可以将氧化铀壳分散剂粒子制备成具有近似1μm的尺寸。应当认识到，上面的描述不代表限制，而仅仅应该解释为例示。本文要设想，上述的概念可以扩展到其它金属和金属合金（例如，钚、铀-钚、铀-锆或钍）以及其它壳材料（例如，氮化物或碳化物）。
在另一个实施例中，如图3所例示，分散剂粒子318可以沿着核燃料100的颗粒边界112分布。例如，分散剂粒子318可以分散在核燃料材料内（例如，在核燃料材料固结之前）。然后，在分散剂粒子分散到核燃料材料中之后，然后可以将核燃料材料固结成核燃料100的固体体积102。固结的核燃料100可以包括具有沿着至少一个维度的特征长度106的多个颗粒，该至少一个维度小于等于保证裂变产物108从核燃料100的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界距离。进一步，固结的核燃料可以包括边界网络114，其被配置成将裂变产物108从核燃料100的颗粒边界110输送到核燃料100的几何表面。在一个实例中，分散剂粒子138可以在铸造之前分散到熔融金属或金属合金中。在另一个实例中，分散剂粒子可以在压实和烧结之前与金属氧化物核燃料粉末散布。在任一种情况下，分散剂粒子138都可以沿着固化和晶化的核燃料材料100的颗粒边界定位。
在另一个实施例中，如图4所例示，分散剂粒子318可以沿着核燃料200中的核燃料单元204的表面分布。例如，分散剂粒子318可以分散在未固结的核燃料单元204（例如，球形二氧化铀粒子的粉末）的体积内，该未固结的核燃料单元204具有适合保持从核燃料单元内部210到核燃料单元表面212的充分裂变产物108扩散的特征长度206。然后，在分散剂粒子318分散到核燃料材料中之后，然后可以将核燃料材料固结成核燃料100的固体体积102。固结的核燃料200可以包括边界网络214，其被配置成将裂变产物108从核燃料单元表面212输送到核燃料200的几何表面。例如，分散剂粒子318可以在压实和烧结之前分散到金属氧化物核燃料粉末中。然后，可以利用像但不限于压实和烧结那样的固结工艺，固结多个核燃料单元204（与分散的分散剂粒子318一起）。
应当认识到，处在核燃料100的颗粒边界112和核燃料200的核燃料单元表面212的分散剂粒子，可以用作从颗粒104或核燃料单元204内扩散的裂变气体118的优选据点。这样，分散剂粒子318可以起促进分别在核燃料100和核燃料200中产生边界网络114或214的作用。在核燃料100的情况下，裂变气体118在分散剂粒子318位置的优选集结，可以起促进本文前述的“开口”气泡形成的作用。在核燃料200的情况下，裂变气体118在分散剂粒子318的优选集结，可以起促进在核燃料单元204之间的区域中产生连接的空隙区域的作用，并且可能有助于孔隙度控制。
在进一步的实施例中，分散剂粒子318可以均匀分布遍及核燃料100或200的体积，以便产生低密度几何排列。例如，在圆柱形燃料芯块的情况下，分散剂粒子318可以以产生低密度圆柱形同心壳的方式，分布遍及核燃料100或200。在另一个例子中，在球形燃料段的环境中，分散剂粒子318可以以建立低密度球形同心壳的方式分布遍及核燃料100或200。此外，还要预料，分散剂粒子在给定燃料段内的密度可以在燃料段内空间变化。例如，在圆柱形燃料芯块的情况下，在燃料芯块的中心可能存在最大密度，分散剂粒子密度作为相对于燃料芯块的中心的距离的函数减小。
在另一个实施例中，要进一步设想，可以将分散剂引入核燃料100中，以便禁止冷加工的核燃料材料的颗粒结构的再结晶。其结果是，粒子分散到核燃料材料的体积中，可能有助于取得核燃料100中低于充分裂变产物扩散所需的临界尺寸的平均颗粒尺寸106。例如，在固结成固态金属性核燃料件之前可以将所选粒子类型引入核材料中。例如，可以以0和40%之间的体积分数引入粒子。已经观察到，从一般意义上来讲，分散剂粒子的体积分数的增加可能导致再结晶时核燃料100的颗粒尺寸的减小。进一步，再结晶时的颗粒尺寸106也可能是引入核燃料材料中的分散剂粒子的尺寸的函数。引入核燃料材料中的粒子尺寸的范围可以在0.005和50μm之间。从一般意义上来讲，随着粒子尺寸减小，再结晶时颗粒的尺寸也减小。这个概念常被称为“齐纳钉（Zener pinning）”。
除了别的以外，分散剂粒子的最终选择可以取决于期望颗粒尺寸106或核燃料单元尺寸206、分散剂粒子与核燃料的主要材料的化学兼容性、暴露在高温环境时核燃料内迁移的潜力、和分散剂粒子的中子截面。
应当认识到，核燃料100的颗粒104或核燃料200的核燃料单元204的精确尺寸可以根据情况具体分析地确定。颗粒104或核燃料单元204的所需尺寸可能取决于多种因素，包括但不限于核反应堆类型、密度要求（即功率密度要求可能需要最小密度）、核燃料的化学成分、实现的温度、核燃料的要求寿命等。因此，当设计本发明的核燃料的特定实施例时，应该考虑这些因素。
下文是描绘制备核燃料的方法的一系列流程图。为了容易理解，将这些流程图组织成初始的流程图呈现经由示范性实现的实现，而此后，接着的流程图呈现初始流程图的替代实现和/或扩展，作为建立在一个或多个较早呈现的流程图上的子部件操作或附加部件操作。本领域的技术人员将懂得，一般来说，本文利用的呈现的风格（例如，以呈现示范性实现的流程图的呈现开始，此后在随后流程图中提供附加项和/或进一步细节）考虑到迅速和容易理解各种过程实现。另外，本领域的技术人员还将懂得，本文使用的呈现的风格也非常适用于模块化和/或面向对象的程序设计范例。
图5例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程500。在图5中以及在包括操作流程的各种例子的随后图中，可以针对图1A到4的上述例子和/或针对其它例子和环境提供讨论和说明。但是，应该明白，这些操作流程可以在若干其它环境和背景下，和/或在图1A到4的修正形式下执行。此外，尽管各种操作流程按所例示的顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按除了所例示的那些次序之外的其它次序执行，或可以同时执行。
在开始操作之后，操作流程500移到提供操作510。提供操作510描绘了提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的核燃料材料的固体体积，该固结的核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，核燃料材料可以固结成含有多个颗粒104的体积102的核燃料材料。例如，体积102的金属性核燃料材料124可以从熔融相铸造成固态核燃料件。在另一个实例中，可以在压实和烧结工艺期间形成陶瓷核燃料材料128。然后可以提供固结体积102的核燃料材料作进一步处理。
然后，处理操作520描绘了对固结体积102的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒104沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度106、和配置成将裂变产物108从一些颗粒104的至少一个颗粒边界112输送到该核燃料材料的体积102的表面101的边界网络114，其中该所选距离适合保持裂变产物108从一些颗粒中的颗粒内部110到至少一个颗粒边界112的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料材料（例如，燃料棒、燃料芯块或燃料芯球）执行第一处理步骤，以便将核燃料材料的体积102内的颗粒104的颗粒尺寸106，减小到低于裂变产物108从颗粒104的内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸的尺寸。另外，在第一处理步骤或第二处理步骤中，边界网络114适合将裂变产物108从颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101。
图6例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图6例示了处理操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作602、操作604和/或操作606。
操作602例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以应用一种或多种材料处理技术，将核燃料100内的颗粒104的颗粒尺寸106，减小到低于裂变产物108的充分扩散所需的尺寸。在另一个例子中，可以应用一种或多种材料处理步骤，来形成核燃料材料100内的边界网络114或促进核燃料材料100内的边界网络114的形成。此外，随着核燃料100内的颗粒尺寸106减小，边界网络114的潜在输送通道116的数量增加，使边界网络114内的互连频率增加并且使与核燃料100的几何表面101相交的通道116的数量增加。进一步，可以利用单个处理步骤或多个处理步骤执行颗粒尺寸106减小和边界网络114形成。
进一步，操作604例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压铸造核燃料材料、弯曲、压缩或拉伸。
进一步，操作606例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在冷加工之后，可以将核反应堆燃料100退火到低于再结晶温度的温度，以便在核燃料100内取得期望颗粒尺寸106。在另一个实例中，在铸造工艺期间，可以退火核反应堆燃料100，以便促进像碳或氮那样的沉淀剂迁出核燃料材料到核燃料100的颗粒边界112。
图7例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图7例示了处理操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作702和/或操作704。
进一步，操作702例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历正火工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在经历冷加工工艺之后，可以将核反应堆燃料100正火到高于其上临界温度的温度。核燃料100可以保持在升高的温度所选时间量，然后在空气中冷却到环境温度。
进一步，操作704例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历回火工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，固结体积102的核燃料100的核燃料材料的成分可能适合回火时的沉淀剂（例如，碳）的沉淀。例如，可以将回火工艺用于沉淀出像但不限于碳那样的沉淀剂。然后，这种沉淀剂沉淀到核燃料100的颗粒结构中，可能导致颗粒104的颗粒尺寸106的减小和/或核燃料100的边界网络114的发展。
图8例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图8例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作802和/或操作804。
操作802例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历化学处理工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在存在氧还原气体（例如，氢气-氩气混合物或氢气-氮气混合物）时体积102的二氧化铀可以经受退火工艺，以便将一部分化学计量UO2相转换成像UO1.8那样的亚化学计量氧还原相。亚化学计量相相对于化学计量相具有减小的颗粒尺寸。
操作804例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历孔隙度控制工艺。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火工艺或熔融工艺）或化学处理工艺控制核燃料100的孔隙度。
图9例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图9例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作902和/或操作904。
操作902例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种颗粒纹理控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历颗粒纹理控制工艺。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火）或化学处理工艺（例如，掺杂）控制核燃料100的颗粒104的颗粒纹理。
操作904例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种机械处理工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历机械处理工艺（例如，压缩、拉伸等），以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。
图10例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图10例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1002、操作1004和/或操作1006。
操作1002例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，可以在核反应堆布置中实现固结体积102的核燃料材料。在核反应堆布置中的实现之前，可以将核燃料100的颗粒尺寸106设计成具有低于产生的裂变气体（例如，氙气或氪气）从核燃料100的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸的尺寸。其结果是，当在核反应堆布置中实现时，在核燃料100裂变过程期间产生的裂变气体，可以有效地集结在核燃料100的颗粒边界112。这可能促进适合将裂变气体输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114的产生。
操作1004例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积102的核燃料材料用在核反应堆中，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，核燃料100内的提高的照射环境和/或高温可能导致在核燃料100的颗粒边界112的有效集结。这可能促进适合将裂变气体输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114的产生。
操作1006例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以暴露在高温环境中，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，可以在核反应堆布置中实现固结体积102的核燃料材料。核燃料颗粒结构可以被配置（例如冷加工）成利用核反应堆燃料100经历裂变时发生的高温环境。一部分核燃料100的裂变产生的热能，可以起减小或进一步减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114的作用。例如，核燃料100的裂变过程期间产生的热能可以起促进核燃料材料内像碳或氮那样的沉淀剂的迁移的作用。一旦热活化，沉淀剂可能迁移到核燃料100的颗粒边界112，协助发展边界网络114。
图11例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图11例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1102和/或操作1104。
操作1102例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着小于等于所选距离的一些颗粒的所选维度的特征长度。例如，如图1G所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒104的所选维度的特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有小于等于所选距离的“薄”维度。
操作1104例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的的特征长度。例如，如图1H所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有在核燃料100内沿着所选方向134的特征长度106。例如，颗粒可以具有在圆柱形状核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的所选特征长度106。
图12例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图12例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1202和/或操作1204。
操作1202例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着小于等于所选距离的一些颗粒的所选维度的平均特征长度。例如，如图1G所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒104的所选维度的平均特征长度106。
操作1204例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的的平均特征长度。例如，如图1H所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒104的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有在核燃料100内沿着所选方向134的平均特征长度106。例如，颗粒可以具有在圆柱形状核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的平均所选特征长度106。
图13例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图13例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1302和/或操作1304。
操作1302例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的所选统计分布。例如，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的所选统计分布。例如，核燃料100的颗粒104可以具有如下的颗粒尺寸分布，其具有颗粒尺寸106在所选距离以下的颗粒104的所选百分比。例如，本发明的核燃料100可以具有如下的颗粒尺寸106分布，使得65%的颗粒具有等于小于4μm并且平均颗粒尺寸为2.5μm。在另一个例子中，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的所选空间分布。
操作1304例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。在另一个实施例中，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的多种统计分布。例如，本发明的核燃料100可以具有如下的颗粒尺寸106分布，使得25%的颗粒具有小于等于10μm的颗粒尺寸106，25%的颗粒具有小于等于5μm的颗粒尺寸106，以及10%的颗粒在1μm以下。
图14例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图14例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1402和/或操作1404。
操作1402例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着小于等于所选距离的一些颗粒的至少一个维度的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒106设计成具有沿着小于等于所选距离的核燃料的一些颗粒104的至少一个维度的特征长度106，该所选距离是核燃料100的工作条件的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸可能取决于核燃料100的工作条件。
进一步，操作1404例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着小于等于所选距离的一些颗粒的至少一个维度的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的工作温度的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸可能取决于核燃料100的工作温度。
图15例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图15例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1502。
进一步，操作1502例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的温度诱发压强的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100内的温度诱发压强。
图16例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图16例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1602和/或1604。
操作1602例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的化学成分的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100的化学成分（例如，裂变材料的类型、合金剂的类型、裂变材料的相对浓度等）。
操作1604例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100内的裂变产物108产生率的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100的裂变产物108产生率。进一步，裂变产物108产生率（例如，裂变气体118产生率）与核燃料100内的裂变速率成比例，该裂变速率可能又取决于核燃料100的功率密度，该功率密度可能又取决于核燃料100的化学成分。
图17例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图17例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1702和/或1704。
操作1702例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，其中颗粒的维度被选择成最大化从核燃料100的颗粒内部110到颗粒边界112的热传递。例如，可以选择要最大化的颗粒104的维度，以便最大化（或至少提高）从颗粒内部110到颗粒边界112的热传递。
进一步，操作1704例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。例如，为了最大化裂变气体118从颗粒内部110到颗粒边界112的扩散，可以安排颗粒104的“薄”维度，以便与核反应堆燃料100内的热梯度的方向基本垂直地对齐。
图18例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图18例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1802。
操作1802例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，选择该所选距离以便保持核燃料100的体积102内的所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度在或低于所选水平。例如，从一般意义上来讲，从颗粒104中的颗粒内部110扩散到颗粒边界112的速率，可能与核燃料100的颗粒104的平均颗粒尺寸106逆相关。从这个意义上来讲，随着颗粒104的颗粒尺寸106减小，从颗粒内部110到颗粒边界112的裂变气体118扩散速率增大。因此，通过设计核燃料100的颗粒104的颗粒尺寸106，可以将颗粒104内的裂变气体118的浓度调整成落在可接受浓度水平内。
图19例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图19例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作1902。
操作1902例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结需要的浓度所需的扩散水平。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，选择该所选距离以便保持所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度低于颗粒内部110内的裂变产物108的集结所需的浓度水平。例如，通过设计核燃料100的颗粒104的颗粒尺寸106，可以将颗粒104内的裂变气体118的浓度调整成低于颗粒内部110的裂变气体集结所需的浓度水平。
图20例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图20例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2002。
操作2002例示了对固结体积的核燃料材料进行单个制备处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历单个处理步骤，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106并且发展核燃料100的边界网络114。应当认识到，核燃料100内的颗粒尺寸106的减小和边界网络114的发展密切相关，因为在几何上可以通过核燃料100的两个或更多个颗粒104之间的区域限定边界网络。出于这个原因，通过减小核燃料100的颗粒尺寸106改变核燃料100的颗粒结构的过程，将影响边界网络114的状态。例如，颗粒尺寸106的减小导致颗粒边界110的增加，这又导致边界网络114的潜在输送通道116的增加。此外，前述的像氧还原过程那样的过程，可以起减小核燃料100的一个或多个颗粒104的体积的作用。这种减小可以导致核燃料100内的颗粒边界面积的增大，导致更健壮的边界网络114。
图21例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图21例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2102和/或操作2104。
操作2102例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的具有至少一条输送通道的边界网络。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内具有一条或多条输送通道116的边界网络114。
进一步，操作2104例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的具有至少一条输送通道的边界网络，其中该输送通道通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内具有通过两个或更多个颗粒边界112之间的区域限定的、一条或多条输送通道116的边界网络114。例如，如图1I所示，在核燃料100中的裂变过程期间，裂变气体118可能从颗粒内部110扩散到颗粒边界。在足够高的扩散水平，裂变气体118气泡可以开始集结在颗粒边界112。随着越来越多的裂变气体气泡形成在颗粒边界112，可以形成“开口”气泡形成，导致适合将裂变气体118从颗粒边界110输送到核燃料100的几何表面的开口输送通道116。
图22例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图22例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2202。
进一步，操作2202例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的具有至少一条输送通道的边界网络，其中该输送通道与至少一个颗粒边界相交。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内具有一条或多条输送通道116的边界网络114，其中一条或多条输送通道116与一个或多个颗粒边界112相交。
图23例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图23例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2302和/或操作2304。
操作2302例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连通道的边界网络。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内具有多条互连通道的边界网络114。例如，如上所讨论的，随着输送通道116的密度增大，输送通道116之间互连的可能性可能增大。这样，可以将适合减小核燃料100内的颗粒尺寸106的任何工艺（例如，冷加工和退火、氧还原处理等），用于形成或进一步发展多条互连通道。
进一步，操作2304例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连通道的边界网络，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内具有通过两个或更多个颗粒104之间的两个或更多个区域限定的多条互连通道的边界网络114。例如，如上所讨论的，随着输送通道116的密度增大，输送通道116之间互连的可能性可能增大。这样，可以将适合减小核燃料100内的颗粒尺寸106的任何工艺，用于形成或进一步发展通过两个或更多个颗粒104之间的区域限定的多条互连通道。
图24例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图24例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2402。
进一步，操作2402例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连通道的边界网络，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展核燃料100内通过一个或多个空隙区域限定的边界网络114。例如，如上所讨论的，可以利用在核反应堆布置中掺有分散剂（例如，氧化锆粒子）的核燃料100形成空隙区域，因为该分散剂粒子形成在核燃料100的颗粒结构内建立空隙的优选裂变气体118据点。因为这些空隙的密度随着分散剂掺杂水平和裂变气体产生率提高而生长，所以空隙区域可以变成互连的，形成边界网络114。
图25例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图25例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2502。
操作2502例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将气态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展适合将裂变气体118从颗粒104的颗粒边界112输送到核燃料的几何表面101的边界网络114。例如，固结体积102的核燃料100材料可以经历一种或多种处理，以便发展适合将氙或氪气从颗粒104的颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114。
图26例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图26例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2602。
操作2602例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将液态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展适合将液态裂变产物119从颗粒104的颗粒边界112输送到核燃料的几何表面101的边界网络114。例如，固结体积102的核燃料100材料可以经历一种或多种处理，以便发展适合将液态钠或液态铯从颗粒104的颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114。
图27例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图27例示了操作520可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2702。
操作2702例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将固态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历一种或多种处理，以便发展适合将固态裂变产物120从颗粒104的颗粒边界112输送到核燃料的几何表面101的边界网络114。例如，固结体积102的核燃料材料100可以经历一种或多种处理，以便发展边界网络114，其适合将像碲或铯那样的固态裂变产物120从颗粒104的颗粒边界112输送到基于像二氧化铀那样的金属氧化物的核燃料100的几何表面101。
图28例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图28例示了操作510可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2802和/或操作2804。
操作2802例示了提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒，其中多个颗粒的一些具有包括与颗粒内部的材料不同的材料的界面层。例如，如图1J所示，提供的核燃料材料的固体体积的颗粒104，可以包括材料不同于颗粒内部110的界面层。例如，颗粒104可以包括基于氧化物或基于碳化物的界面层。
操作2804例示了提供陶瓷核燃料材料，该陶瓷核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的陶瓷核燃料材料，该固结陶瓷核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括基于陶瓷的材料核燃料材料。例如，核燃料材料可以包括但不限于金属氧化物（例如，二氧化铀、二氧化钚或二氧化钍）核燃料材料、混合氧化物核燃料材料（例如，二氧化钚和贫化二氧化铀的混合）、基于金属氮化物（例如，氮化铀）的核燃料材料、或基于金属碳化物（例如，碳化铀）的核燃料材料。
图29例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图29例示了操作510可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作2902和/或操作2904。
操作2902例示了提供金属核燃料材料、金属合金核燃料材料或金属间核燃料材料，其被固结成具有表面的固体体积的金属核燃料材料、金属合金核燃料材料或金属间核燃料材料，该固结金属核燃料材料、金属合金核燃料材料或金属间核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括基于金属的核燃料材料。例如，核燃料材料可以包括但不限于金属（例如，铀、钚或钍）核燃料材料、金属合金燃料材料（例如，铀锆、铀-钚-锆或氢化铀锆）、或基于金属间（例如，UFe2或UNi2）的核燃料材料。
操作2904例示了提供包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种的核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括裂变核燃料，包括但不限于铀-235或钚-239。举另一个例子来说，提供的核燃料可以包括非裂变核材料，包括但不限于钍-232。虽然钍-232本身是不裂变的，但可以用于增殖其性质为裂变的钍-233。
图30例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图30例示了操作510可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3002和/或操作3004。
操作3002例示了提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有等于或低于理论密度的密度的固体体积，该核燃料材料具有表面，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，用于建立固体体积102的固结核燃料材料的固结工艺（例如，铸造、压实、烧结等），可以制备具有所选密度的核燃料件，其中所选密度小于理论密度。例如，可以将核燃料材料固结成理论密度的70%的密度。
操作3004例示了提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒，该体积的核燃料包含在几何保持容器中。例如，如图1A到4所示，铸造工艺可以将金属性核燃料材料固结在燃料棒内，其中然后可以固化熔融金属性核燃料材料。
图31例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图31例示了操作510可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3102和/或操作3104。
操作3102例示了提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，可以使像二氧化铀那样的金属氧化物粉末形成自持几何结构。
操作3104例示了将核燃料材料压实成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，可以将像二氧化铀那样的金属氧化物粉末放在模具中，并且压实形成自持燃料芯块。
图32例示了图5的示范性操作流程500的替代实施例。图32例示了操作510可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3202、操作3204和/或操作3206。
操作3202例示了将核燃料材料烧结成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，可以将像二氧化铀那样的金属氧化物粉末放在模具中，并且压实和烧结以形成自持燃料芯块。
操作3204例示了将核燃料材料铸造成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，可以将像金属合金（例如，铀-钚）那样的金属性核燃料材料从熔融相浇铸到模具中。浇铸到模具中时，熔融核燃料材料可以经历冷却过程直到固化。
操作3206例示了将核燃料材料挤压成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，像金属合金（例如，铀-钚）那样的金属性核燃料材料可以在室温或近室温经历挤压工艺以形成固态核燃料件。如上已经讨论的，低温挤压具有产生具有减小的平均颗粒尺寸的颗粒结构的增加的好处。
图33例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程3300。在图33中以及在包括操作流程的各种例子的随后图中，可以针对图1A到4的上述例子和/或针对其它例子和环境提供讨论和说明。但是，应该明白，这些操作流程可以在若干其它环境和背景下，和/或在图1A到4的修正形式下执行。此外，尽管各种操作流程按所例示的顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按除了所例示的那些次序之外的其它次序执行，或可以同时执行。
在开始操作之后，操作流程3300移到提供操作3310。提供操作3310描绘了提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以经由球磨工艺制备多个核燃料单元204，以便它们的平均尺寸小于适合保持裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212的临界距离。例如，可以将多个球形核燃料粒子制备成具有100nm的平均半径。
然后，固结操作3320描绘了将该多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以利用压实工艺将提供的多个核燃料单元204（例如，粒子）固结成固体体积202。
图34例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图34例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3402、操作3404和/或操作3406。
操作3402例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行一种或多种处理，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作3404例示了对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施一种或多种材料处理技术，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作3406例示了对多个核燃料单元进行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施冷加工工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、拉伸、弯曲或压缩。
图35例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图35例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3502。
进一步，操作3502例示了对多个核燃料单元进行一种或多种退火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施退火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。进一步，可以在存在像氧还原气体那样的处理气体时退火核燃料单元204。
图36例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图36例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3602。
进一步，操作3602例示了对多个核燃料单元进行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施正火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图37例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图37例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3702。
进一步，操作3702例示了对多个核燃料单元进行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施回火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图38例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图38例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3802。
进一步，操作3802例示了对多个核燃料单元进行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施化学处理工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。例如，可以在提供的核燃料单元204上进行氧还原处理，如本文前面所述。
图39例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图39例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作3902。
进一步，操作3902例示了对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行机械处理工艺（例如，球磨），以便将核燃料单元的一个或多个维度206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
图40例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图40例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4002。
进一步，操作4002例示了对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行孔隙度控制工艺，以便在核燃料单元204中达到所选孔隙度。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火工艺或熔化工艺）或化学处理工艺控制核燃料100的孔隙度。
图41例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图41例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4102。
进一步，操作4102例示了对多个核燃料粒子执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行颗粒纹理控制工艺，以便在核燃料单元204的两个或更多个颗粒中达到所选颗粒纹理。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火）或化学处理工艺（例如，掺杂），控制核燃料单元204的颗粒的颗粒纹理。
图42例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图42例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4202、操作4204和/或操作4206。
操作4202例示了照射多个核燃料粒子。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行照射处理（例如，暴露在中子通量中），以便将核燃料单元的一个或多个维度206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
操作4204例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2D所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有小于等于所选距离的“薄”维度。
操作4206例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2E所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元中，核燃料单元204可以具有在核燃料200内沿着所选方向134的特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的所选特征长度206。
图43例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图43例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4302、操作4304和/或操作4306。
操作4302例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到图4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的平均特征长度206。
操作4304例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有在核燃料200内沿着所选方向134的平均特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的平均所选特征长度206。
操作4306例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的所选统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有如下单元尺寸分布：具有在所选距离以下的尺寸206的核燃料单元204占所选百分比。例如，本发明的核燃料200可以具有核燃料单元（例如粒子）尺寸206分布，使得65%的核燃料单元204具有等于小于4μm的尺寸206，平均尺寸为2.5μm。在另一个例子中，核燃料200的核燃料单元204可以具有核燃料200的固结体积内特征长度的所选空间分布。
图44例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图44例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4402、操作4404和/或操作4406。
操作4402例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的多种统计分布。例如，本发明的核燃料200可以具有如下的核燃料单元尺寸206分布，使得25%的核燃料单元204具有小于等于10μm的尺寸，25%的核燃料单元具有小于等于5μm的核燃料单元尺寸106，以及10%的核燃料单元在1μm以下。
操作4404例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的化学成分的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的化学成分（例如，裂变材料的类型、合金剂的类型、裂变材料的相对浓度等）。
操作4406例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200内的裂变产物108产生率的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的裂变产物108产生率。进一步，裂变产物108产生率（例如，裂变气体118的产生率）与核燃料200的裂变速率成比例，该裂变速率又与核燃料200的功率密度成比例，该功率密度又取决于核燃料200的化学成分。
图45例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图45例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4502、操作4504和/或操作4506。
操作4502例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作条件的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作条件。
进一步，操作4504例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作温度的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作温度。
进一步，操作4506例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的温度诱发压强的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料100内的温度诱发压强。
图46例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图46例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4602和/或操作4604。
操作4602例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中选择核燃料单元的维度，以便使从核燃料200的核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递最大。例如，可以选择要最大化的核燃料单元204的维度，以便最大化（或至少提高）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递。
进一步，操作4604例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。例如，为了使裂变气体118从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的扩散最大，可以安排核燃料单元204的“薄”维度，以便与核反应堆燃料100内的热梯度的方向基本上垂直地对齐。
图47例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图47例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4702和/或操作4704。
操作4702例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，选择该所选距离以便保持核燃料100的体积102内的所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度在或低于所选水平。例如，在核燃料单元204中从核燃料单元204的内部210扩散到核燃料单元204的表面212的速率，可能与核燃料200内的平均核燃料单元尺寸206逆相关。从这个意义上来讲，随着核燃料单元204的核燃料单元尺寸206减小，从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的裂变气体118扩散速率可能增大。因此，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在可接受浓度水平之内。
进一步，操作4704例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持所选裂变产物108浓度，低于核燃料单元204的内部210内裂变产物108的集结所需的浓度水平。例如，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在核燃料单元204的内部210内裂变气体集结所需的浓度水平之下。
图48例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图48例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4802和/或操作4804。
操作4802例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持气态裂变产物（例如，氪或氙）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
操作4804例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持液态裂变产物（例如，液态金属）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
图49例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图49例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作4902和/或操作4904。
操作4902例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持固态裂变产物（例如，碲或铯）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
操作4904例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。例如，如图2G所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括材料不同于核燃料单元204的内部210内的材料的界面层。例如，核燃料单元204可以包括基于氧化物或基于碳化物的界面层。
图50例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图50例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5002和/或操作5004。
操作5002例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括两个或更多个颗粒。
操作5004例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204，可以包括适合将裂变气体118从核燃料单元内部210输送到核燃料单元表面212的一条或多条内部通道。此外，如本文前面所述，内部通道110可以通过共同核燃料单元204内的相邻颗粒之间的颗粒边界112来限定。
图51例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图51例示了操作3310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5102和/或操作5104。
操作5102例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括纯金属、金属合金或金属间核燃料材料的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括基于金属的核燃料材料。例如，核燃料200的多个核燃料单元204可以包括但不限于金属（例如，铀、钚或钍）核燃料材料、金属合金燃料材料（例如，铀锆、铀-钚-锆、或氢化铀锆）、或基于金属间（例如，UFe2或UNi2）的核燃料材料。
操作5104例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括可裂变核材料，其包括但不限于铀-235或钚-239。举另一个例子来说，提供的核燃料单元204可以包括不可裂变核材料，其包括但不限于钍-232。虽然钍-232本身是不可裂变的，但它可以用于增殖具有可裂变性质的钍-233。
图52例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图52例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5202、操作5204和/或操作5206。
操作5202例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作5204例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的孔隙度水平。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的空间配置。
进一步，操作5206例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的空间配置，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。
图53例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图53例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5302和/或操作5304。
进一步，操作5302例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作5304例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元204之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图54例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图54例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5402。进一步，操作5402例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过一个或多个空隙区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图55例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图55例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5502和/或操作5504。
进一步，操作5502例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作5504例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元204的表面之间的区域来限定。
图56例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图56例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5602、操作5604和/或操作5606。
操作5602例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。例如，如图1A到4所示，用于建立体积202的固结核燃料200的固结工艺（例如，压实、烧结等），可以产生具有所选密度的核燃料件，其中所选密度小于理论密度。例如，可以将核燃料200固结成理论密度的70%的密度。
操作5604例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料包含在几何保持容器中。例如，如图1A到4所示，可以将多个核燃料单元204压实到适合保持核燃料件的形状的燃料包含器皿或容器中。
操作5606例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以经由压实和烧结使像二氧化铀那样的金属氧化物粉末形成自持几何结构。
图57例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图57例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5702和/或操作5702。
操作5702例示了将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属粉末那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实形成自持燃料芯块。
操作5704例示了将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属粉末那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实和烧结形成自持燃料芯块。
图58例示了图33的示范性操作流程3300的替代实施例。图58例示了操作3320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5802、操作5804、操作5806和/或操作5808。
操作5802例示了将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像多个金属（例如，钍）或金属合金（例如，铀合金）核燃料单元那样的多个核燃料单元204，机械排列成体积202的核燃料200。
进一步，操作5804例示了将多个线性核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2J所示，可以将像多个金属（例如，钍）或金属合金（例如，铀合金）核燃料单元那样的多个核燃料单元204，编织成核燃料200的编织结构224。
进一步，操作5806例示了将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2I所示，可以将像金属或金属合金平面片那样的核燃料单元204卷轧成圆柱体体积222。要进一步认识到，可以组合两个或更多个圆柱卷轧的体积222以形成核燃料200。
进一步，操作5808例示了将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2H所示，可以将像金属或金属合金平面片那样的两个或更多个核燃料单元204堆叠在一起，以便形成核燃料200的体积。
图59例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程5900。图59例示了图33的示范性操作流程3300可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作5910、操作5912、操作5914和/或操作5916。
在开始操作、提供操作3310和固结操作3320之后，操作流程5900移到处理操作5910。操作5910例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。例如，如图1A到4所示，可以对体积202的核燃料200（例如，燃料棒、燃料芯块或燃料芯球）执行一个或多个处理步骤，
操作5912例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以对体积202的核燃料200实施一种或多种材料处理技术，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作5914例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压、弯曲、压缩、或拉伸。
进一步，操作5916例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料。例如，在冷加工之后，可以退火核反应堆燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图60例示了图59的示范性操作流程5900的替代实施例。图60例示了操作5910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6002和/或操作6004。
进一步，操作6002例示了熔化固结体积的核燃料材料的一部分。例如，如图1A到4所示，可以熔化固结体积202的核燃料200的一部分。
进一步，操作6004例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以正火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图61例示了图59的示范性操作流程5900的替代实施例。图61例示了操作5910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6102和/或操作6104。
进一步，操作6102例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以回火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作6104例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以化学处理固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图62例示了图59的示范性操作流程5900的替代实施例。图62例示了操作5910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6202。
进一步，操作6202例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积202的核燃料200可以经历孔隙度控制工艺（例如，退火或化学处理）。
图63例示了图59的示范性操作流程5900的替代实施例。图63例示了操作5910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6302、操作6304和/或操作6306。
操作6302例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200引入像核反应堆内的运行那样的高温环境中。
操作6304例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积202的核燃料200（例如，在核反应堆实现中照射或经由中子源照射），以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或边界网络214。
操作6306例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200用在裂变过程中（例如，用在核反应堆中）。要认识到，在核反应堆200中实现核燃料200时，核裂变单元204的尺寸可能变得更加细化和/或核燃料200的边界网络214可能变得更加发展。
图64例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程6400。在图64中以及在包括操作流程的各种例子的随后图中，可以针对图1A到4的上述例子和/或针对其它例子和环境提供讨论和说明。但是，应该明白，这些操作流程可以在若干其它环境和背景下，和/或在图1A到4的修正形式下执行。此外，尽管各种操作流程按所例示的顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按除了所例示的那些次序之外的其它次序执行，或可以同时执行。
在开始操作之后，操作流程6400移到提供操作6410。提供操作6410描绘了提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以经由球磨工艺制备多个核燃料单元204，以便它们的平均尺寸小于适合保持裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212的临界距离。例如，可以将多个球形陶瓷核燃料粒子制备成具有100nm的平均半径。
然后，固结操作6420描绘了将该多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204（例如，二氧化铀粒子）可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。举进一步的例子来说，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图65例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图65例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6502、操作6504和/或操作6506。
操作6502例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行一种或多种处理（例如，球磨、纳米结构化或化学处理），以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作6504例示了对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施一种或多种材料处理技术，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作6506例示了对多个核燃料单元执行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行冷加工工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、拉伸、弯曲或压缩。
图66例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图66例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6602。
进一步，操作6602例示了对多个核燃料单元执行一种或多种退火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行退火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。进一步，可以在存在像氧还原气体那样的处理气体的情况下退火核燃料单元204。
图67例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图67例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6702。
进一步，操作6702例示了对多个核燃料单元执行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行正火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图68例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图68例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6802。
进一步，操作6802例示了对多个核燃料单元执行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行回火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图69例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图69例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6902。
进一步，操作6902例示了对多个核燃料单元执行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行化学处理工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。进一步，可以对提供的核燃料单元204执行氧还原处理，如本文前面所述。
图70例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图70例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7002。
进一步，操作7002例示了对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行机械工艺（例如，球磨），以便将核燃料单元的一个或多个维度206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
图71例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图71例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7102。
进一步，操作7102例示了对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行孔隙度控制工艺，以便在核燃料单元204中达到所选孔隙度。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火工艺或熔化工艺）或化学处理工艺控制核燃料100的孔隙度。
图72例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图72例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7202。
进一步，操作7202例示了对多个核燃料单元执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行颗粒纹理控制工艺，以便在核燃料单元204的两个或更多个颗粒中达到所选颗粒纹理。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火）或化学处理工艺（例如，掺杂）控制核燃料单元204的颗粒的颗粒纹理。
图73例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图73例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7302、操作7304和/或操作7306。
操作7302例示了照射多个核燃料单元。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行照射处理（例如，暴露在中子通量中），以便将核燃料单元的一个或多个维度206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
操作7304例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2D所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有小于等于所选距离的“薄”维度。
操作7306例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2E所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有在核燃料200内沿着所选方向134的特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的所选特征长度206。
图74例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图74例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7402、操作7404和/或操作7406。
操作7402例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的平均特征长度206。
操作7404例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有核燃料200的沿着所选方向134的平均特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的平均所选特征长度206。
操作7406例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的所选统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有如下的单元尺寸分布：具有在所选距离以下的尺寸206的核燃料单元204占所选百分比。例如，本发明的核燃料200可以具有如下核燃料单元（例如，粒子）尺寸206分布，使得65%的核燃料单元204具有等于小于1μm的尺寸206，平均尺寸为0.750μm。在另一个例子中，核燃料200的核燃料单元204可以具有核燃料200的固结体积内特征长度的所选空间分布。
图75例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图75例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7502、操作7504和/或操作7506。
操作7502例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的多种统计分布。例如，本发明的核燃料200可以具有如下的核燃料单元尺寸206分布，使得25%的核燃料单元204具有小于等于1μm的尺寸，25%的核燃料单元具有小于等于0.5μm的核燃料单元尺寸106，以及10%的核燃料单元在0.1μm以下。
操作7504例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的化学成分的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的化学成分（例如，裂变材料的类型、合金剂的类型、裂变材料的相对浓度等）。
操作7506例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200内的裂变产物108产生率的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的裂变产物108产生率。进一步，裂变产物108产生率（例如，裂变气体118的产生率）与核燃料200的裂变速率成比例，该裂变速率又与核燃料200的功率密度成比例，该功率密度又取决于核燃料200的化学成分。
图76例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图76例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7602、操作7604、操作7606、操作7608和/或操作7610。
操作7602例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作条件的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作条件。
进一步，操作7604例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作温度的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作温度。
进一步，操作7606例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的温度诱发压强的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料100内的温度诱发压强。
操作7608例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中选择核燃料单元的维度，以便使从核燃料200的核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递最大。例如，可以选择要最大化的核燃料单元204的维度，以便最大化（或至少提高）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递。
进一步，操作7610例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上垂直。例如，为了使裂变气体118从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的扩散最大，可以安排核燃料单元204的“薄”维度，以便与核反应堆燃料100内的热梯度的方向基本上垂直地对齐。
图77例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图77例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7702和/或操作7704。
操作7702例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，选择该所选距离以便保持核燃料100的体积102内的所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度在或低于所选水平。例如，在核燃料单元204中从核燃料单元204的内部210扩散到核燃料单元204的表面212的速率，可能与核燃料200内的平均核燃料单元尺寸206逆相关。从这个意义上来讲，随着核燃料单元204的核燃料单元尺寸206减小，从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的裂变气体118扩散速率可能增大。因此，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在可接受浓度水平之内。
进一步，操作7704例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持所选裂变产物108浓度，低于核燃料单元204的内部210内裂变产物108的集结所需的浓度水平。例如，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在核燃料单元204的内部210内裂变气体集结所需的浓度水平之下。
图78例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图78例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7802和/或操作7804。
操作7802例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持气态裂变产物（例如，氪或氙）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
操作7804例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持液态裂变产物（例如，液态金属）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
图79例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图79例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作7902和/或操作7904。
操作7902例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持固态裂变产物（例如，碲或铯）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
操作7904例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。例如，如图2G所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括材料不同于核燃料单元204的内部210内的材料的界面层。例如，核燃料单元204可以包括基于氧化物或基于碳化物的界面层。
图80例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图80例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8002和/或操作8004。
操作8002例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括两个或更多个颗粒（即，核燃料单元204是多晶的）。
操作8004例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204，可以包括适合将裂变气体118从核燃料单元内部210输送到核燃料单元表面212的一条或多条内部通道。此外，如本文前面所述，内部通道110可以通过共同核燃料单元204内的相邻颗粒之间的颗粒边界112来限定。
图81例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图81例示了操作6410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8102和/或操作8104。
操作8102例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物核燃料材料的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括基于陶瓷的核燃料材料。例如，核燃料200的多个核燃料单元204可以包括但不限于金属氧化物材料（例如，二氧化铀、二氧化钚或二氧化钍）、金属氮化物燃料材料（例如，氮化铀）、或金属碳化物燃料材料（例如，碳化铀）。
操作8104例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括可裂变核材料，其包括但不限于铀-235或钚-239。举另一个例子来说，提供的核燃料单元204可以包括不可裂变核材料，其包括但不限于钍-232。虽然钍-232本身是不可裂变的，但它可以用于增殖具有可裂变性质的钍-233。
图82例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图82例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8202和/或操作8204。
操作8202例示了将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的孔隙度水平。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的空间配置。
操作8204例示了将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的空间配置，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。
图83例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图83例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8302和/或操作8304。
进一步，操作8302例示了将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。通过进一步的例子，图1A到4，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作8304例示了将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元204之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图84例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图84例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8402。
进一步，操作8402例示了将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过一个或多个空隙区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图85例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图85例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8502和/或操作8504。
操作8502例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作8504例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元204的表面之间的区域来限定。
图86例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图86例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8602、操作8604和/或操作8606。
操作8602例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。例如，如图1A到4所示，用于建立体积202的固结核燃料200的固结工艺（例如，压实、烧结等），可以产生具有所选密度的核燃料件，其中所选密度小于理论密度。例如，可以将核燃料200固结成理论密度的65%到99%之间的密度。
操作8604例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料包含在几何保持容器中。例如，如图1A到4所示，可以将多个核燃料单元204压实到适合保持核燃料件的形状的燃料包含器皿或容器中。
操作8606例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以经由压实和烧结使像二氧化铀那样的金属氧化物粉末形成自持几何结构。
图87例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图87例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8702和/或操作8704。
操作8702例示了将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属氧化物粉末（例如，二氧化铀粉末）那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实形成自持燃料芯块。
操作8704例示了将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属氧化物粉末（例如，二氧化铀粉末）那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实和烧结形成自持燃料芯块。
图88例示了图64的示范性操作流程6400的替代实施例。图88例示了操作6420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8802、操作8804、操作8806和/或操作8808。
操作8802例示了将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像多个陶瓷核燃料单元那样的多个核燃料单元204机械排列成体积202的核燃料200。
进一步，操作8804例示了将多个核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2J所示，可以将像多个陶瓷核燃料单元那样的多个核燃料单元204编织成核燃料200的编织结构224。
进一步，操作8806例示了将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2I所示，可以将像陶瓷平面片或包含陶瓷核燃料材料的片那样的核燃料单元204卷轧成圆柱体体积222。要进一步认识到，可以组合两个或更多个圆柱卷轧的体积222以形成核燃料200。
进一步，操作8808例示了将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2H所示，可以将像金属氧化物或金属碳化物平面片那样的核燃料单元204堆叠在一起，以便形成核燃料200的体积。
图89例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程8900。图89例示了图64的示范性操作流程6400可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作8910、操作8912、操作8914和/或操作8916。
在开始操作、操作6410和操作6420之后，操作流程8900移到处理操作8910。操作8910例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。例如，如图1A到4所示，可以对体积202的核燃料200执行一个或多个处理步骤。
操作8912例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以对固结体积202的核燃料200实施一种或多种材料处理技术，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作8914例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压、弯曲、压缩或拉伸。
进一步，操作8916例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料。例如，在冷加工之后，可以退火核反应堆燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图90例示了图89的示范性操作流程8900的替代实施例。图90例示了操作8910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9002和/或操作9004。
进一步，操作9002例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以正火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作9004例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以回火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图91例示了图89的示范性操作流程8900的替代实施例。图91例示了操作8910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9102和/或操作9104。
进一步，操作9102例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以化学处理固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作9104例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积202的核燃料200可以经历孔隙度控制工艺（例如，退火或化学处理）。
图92例示了图89的示范性操作流程8900的替代实施例。图92例示了操作8910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9202和/或操作9204。
操作9202例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200引入像核反应堆内的运行那样的高温环境中。
操作9204例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积202的核燃料200（例如，在反应堆实现中照射或经由中子源照射），以便细化核燃料单元204的尺寸或边界网络214。
图93例示了图89的示范性操作流程8900的替代实施例。图93例示了操作8910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9302。
操作9302例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200用在裂变过程中（例如，用在核反应堆中）。要认识到，在核反应堆200中实现核燃料200时，核裂变单元204的尺寸可能变得更加细化和/或核燃料200的边界网络214可能变得更加发展。
图94例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程9400。在图94中以及在包括操作流程的各种例子的随后图中，可以针对图1A到4的上述例子和/或针对其它例子和环境提供讨论和说明。但是，应该明白，这些操作流程可以在若干其它环境和背景下，和/或在图1A到4的修正形式下执行。此外，尽管各种操作流程按所例示的顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按除了所例示的那些次序之外的其它次序执行，或可以同时执行。
在开始操作之后，操作流程9400移到提供操作9410。提供操作9410描绘了提供核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以提供多种核燃料类型，包括但不限于金属氧化物核燃料材料或金属合金核燃料材料。此外，提供的核燃料材料可以已经经历处理，以便将核燃料的粒子尺寸减小到期望水平。例如，核燃料材料的体积可以经历球磨（例如，反应的），以便达到期望平均粒子尺寸。
然后，分散操作9420描绘了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点。例如，如图1A到4所示，多个分散剂粒子318可以包括但不限于所选材料类型的粒子的粉末。然后可以将这些粒子与提供的核燃料材料相互混合（例如，干混或湿混）。在另一个实例中，可以在铸造核燃料材料之前使分散剂粒子318分散到熔融金属核燃料材料中。
然后，固结操作9430描绘了将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒。例如，如图1A到4所示，可以将核燃料材料和互混分散剂粒子318固结成含有多个颗粒104的体积102的核燃料材料。例如，可以将体积102的金属性核燃料材料124从熔融相浇铸成固态核燃料件。在另一个实例中，可以在压实和烧结工艺期间形成陶瓷核燃料材料128。然后可以提供固体体积102的核燃料材料作进一步处理。
然后，处理操作9440描绘了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料材料（例如，燃料棒、燃料芯块或燃料芯球）执行一个或多个处理步骤，以便将核燃料材料的体积102内的颗粒104的颗粒尺寸106，减小到低于裂变产物108从颗粒104的内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸的尺寸。
图95例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图95例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9502和/或操作9504。
操作9502例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。例如，分散剂粒子318可以包括一种或多种类型的陶瓷材料。
进一步，操作9504例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。例如，分散剂粒子318可以包括但不限于一个或多个氧化物粒子、氮化物粒子或碳化物粒子。例如，一些分散剂粒子可以包括像二氧化锆那样的稳定氧化物。
图96例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图96例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9602和/或操作9604。
操作9602例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。例如，分散剂粒子318可以包括一种或多种类型的金属性材料。
操作9604例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。例如，分散剂粒子318可以包括但不限于一个或多个金属粒子、金属合金粒子或金属间粒子。
图97例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图97例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9702和/或操作9704。
操作9702例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子沿着核燃料材料的一个或多个颗粒边界分散。例如，如图1A到4所示，可以将一些分散剂粒子安排成使它们局限在核燃料100的一个或多个颗粒边界112上。核燃料100的颗粒104的颗粒边界112上的分散剂粒子，可以用作优选裂变气体118据点，其可以在核燃料工作期间促进沿着颗粒边界112的“开口”气泡形成。
操作9704例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子具有几何形状。例如，如图1A到4所示，分散剂粒子可以具有大致球形。从一般意义上来讲，分散剂粒子可以具有任何规则或不规则三维形状。
图98例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图98例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9802。
操作9802例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。例如，在圆柱形状的燃料芯块的情况下，分散剂粒子318可以以产生低密度圆柱同心壳的方式遍及核燃料100分布。
图99例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图99例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作9902和/或操作9904。
操作9902例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内。例如，如图1A到4所示，可以在压制之前将分散剂粒子318与核燃料材料或核燃料材料的前体相互混合。
进一步，操作9904例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在核燃料材料内。例如，如图1A到4所示，可以在压制烧结之前将分散剂粒子318与核燃料材料或核燃料材料的前体相互混合。
图100例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图100例示了操作9420可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10002。
进一步，操作10002例示了使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在核燃料材料内。例如，如图1A到4所示，可以在铸造之前将分散剂粒子318分散在融化的核燃料材料的体积内。
图101例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图101例示了操作9410可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10102、操作10104和/或操作10106。
操作10102例示了提供陶瓷核燃料材料。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括基于陶瓷的核燃料材料。例如，核燃料可以包括但不限于氧化物核燃料材料（例如，氧化铀）、混合氧化物燃料材料（例如，混合氧化钚和贫化氧化铀）、氮化物（例如，氮化铀）或碳化物（例如，碳化铀）。
操作10104例示了提供金属、金属合金或金属间核燃料材料。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括基于金属性的核燃料材料。例如，核燃料200的多个核燃料单元204可以包括但不限于金属（例如，铀、钚或钍）核燃料材料、金属合金燃料材料（例如，铀锆、铀-钚-锆、或氢化铀锆）或基于金属间（例如，UFe2或UNi2）的核燃料材料。
操作10106例示了提供包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料材料可以包括可裂变核材料，其包括但不限于铀-235或钚-239。举另一个例子来说，提供的核燃料单元204可以包括不可裂变核材料，其包括但不限于钍-232。虽然钍-232本身是不可裂变的，但可以用于增殖性质为可裂变的钍-233。
图102例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图102例示了操作9430可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10202和/或操作10204。
操作10202例示了将核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，其中多个颗粒的一些具有包括与颗粒内部的材料不同的材料的界面层。例如，如图1J所示，核燃料100的颗粒104可以包括材料与颗粒内部110不同的界面层154。例如，颗粒104可以包括基于氧化物或基于碳化物的界面层154。
操作10204例示了将核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。例如，如图1A到4所示，用于建立固体体积102的固结核燃料材料的固结工艺（例如，铸造、压实、烧结等），可以制备具有所选密度的核燃料件，其中所选密度小于理论密度。例如，可以将核燃料材料固结成在理论密度的近似65和99%之间的密度。
图103例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图103例示了操作9430可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10302和/或操作10304。
操作10302例示了将核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料的体积包含在几何保持容器中。例如，如图1A到4所示，铸造工艺可以将金属性核燃料材料固结在燃料棒中，其中然后可以固化熔融金属性核燃料材料。
操作10304例示了将核燃料材料固结成固体自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以使像二氧化铀那样的金属氧化物固结和形成自持几何结构。
图104例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图104例示了操作9430可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10402和/或操作10404。
操作10402例示了将核燃料材料压实成固结固体自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以将像二氧化铀那样的金属氧化物粉末放在模具中，并且压实形成自持燃料芯块。
操作10404例示了将核燃料材料烧结成固结固体自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以将像二氧化铀那样的金属氧化物粉末放在模具中，并且压实和烧结形成自持燃料芯块。
图105例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图105例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10502、操作10504和/或操作10506。
操作10502例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100实施一种或多种材料处理技术，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
进一步，操作10504例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积102的核燃料100，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压、弯曲、压缩或拉伸。
进一步，操作10506例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料。例如，可以在冷加工之后退火核反应堆燃料100，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
图106例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图106例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10602和/或操作10604。
进一步，操作10602例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以正火固结体积102的核燃料100，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
进一步，操作10604例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以回火固结体积102的核燃料100，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
图107例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图107例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10702和/或操作10704。
进一步，操作10702例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种机械处理工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料100可以经历机械处理技术（例如，拉伸、弯曲、压缩等），以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
进一步，操作10704例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以化学处理固结体积102的核燃料100，以便进一步细化核单元104的尺寸或核燃料100的边界网络114。
图108例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图108例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10802和/或操作10804。
进一步，操作10802例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料100可以经历孔隙度控制工艺（例如，退火或化学处理）。
进一步，操作10804例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种颗粒纹理控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料100可以经历像退火或化学处理（例如，掺杂）那样的颗粒纹理控制工艺，以便控制核燃料100的多个颗粒104的颗粒纹理。
图109例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图109例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作10902和/或操作10904。
进一步，操作10902例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积102的核燃料200引入像核反应堆内的运行那样的高温环境中。
操作10904例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积102的核燃料100（例如，在反应堆实现中照射或经由中子源照射），以便进一步细化核燃料单元104的尺寸或边界网络114。
图110例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图110例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11002和/或操作11004。
操作11002例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积102的核燃料100用在裂变过程中（例如，用在核反应堆中）。要认识到，在核反应堆中实现核燃料100时，核燃料100的颗粒104的尺寸可能变得更加细化和/或核燃料100的边界网络114可能变得更加发展。
操作11004例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1G所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒104的所选维度的特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有小于等于所选距离的“薄”维度。
图111例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图111例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11102和/或操作11104。
操作11102例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的的特征长度。例如，如图1H所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有在核燃料100内沿着所选方向134的特征长度106。例如，颗粒可以具有在圆柱形状核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的所选特征长度106。
操作11104例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1G所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒104的所选维度的平均特征长度106。
图112例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图112例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11202和/或操作11204。
操作11202例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1H所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着一些颗粒的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度106。例如，在具有伸长结构的颗粒中，颗粒104可以具有在核燃料100内沿着所选方向134的平均特征长度106。例如，颗粒可以具有在圆柱形状核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的平均所选特征长度106。
操作11204例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的所选统计分布。例如，核燃料100的颗粒104可以具有如下的颗粒尺寸分布，其具有颗粒尺寸106在所选距离以下的颗粒104的所选百分比。例如，本发明的核燃料100可以具有如下的颗粒尺寸106分布，使得65%的颗粒具有等于小于4μm并且平均颗粒尺寸为2.5μm。在另一个例子中，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的所选空间分布。
图113例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图113例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11302。
操作11302例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料100的颗粒104可以具有特征长度的多种统计分布。例如，本发明的核燃料100可以具有如下的颗粒尺寸106分布，使得25%的颗粒具有小于等于2μm的颗粒尺寸106，25%的颗粒具有小于等于1μm的颗粒尺寸106，以及10%的颗粒在0.5μm以下。
图114例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图114例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11402和/或操作11404。
操作11402例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒106设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的工作条件的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸可能取决于核燃料100的工作条件。
进一步，操作11404例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的工作温度的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸可能取决于核燃料100的工作温度。
图115例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图115例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11502。
进一步，操作11502例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的温度诱发压强的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100内的温度诱发压强。
图116例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图116例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11602。
操作11602例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100的化学成分的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100的化学成分（例如，裂变材料的类型、合金剂的类型、裂变材料的相对浓度等）。
图117例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图117例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11702。
操作11702例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，该所选距离是核燃料100内的裂变产物108产生率的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸，可能取决于核燃料100的裂变产物108产生率。进一步，裂变产物108产生率（例如，裂变气体118产生率）与核燃料100内的裂变速率成比例，该裂变速率又与核燃料100的功率密度成比例，该功率密度又取决于核燃料100的化学成分。
图118例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图118例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11802和/或操作11804。
操作11802例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，其中颗粒的维度被选择成最大化从核燃料100的颗粒内部110到颗粒边界112的热传递。例如，可以选择要最大化的颗粒104的维度，以便最大化（或至少提高）从颗粒内部110到颗粒边界112的热传递。
进一步，操作11804例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。例如，为了最大化裂变气体118从颗粒内部110到颗粒边界112的扩散，可以安排颗粒104的“薄”维度，以便与核燃料100内的热梯度的方向基本垂直地对齐。相反，可以安排颗粒104的“厚”维度，以便与核燃料100内的热梯度的方向基本平行地对齐。
图119例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图119例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作11902和/或操作11904。
操作11902例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，选择该所选距离以便保持核燃料100的体积102内的所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度在或低于所选水平。例如，从一般意义上来讲，从颗粒104中的颗粒内部110扩散到颗粒边界112的速率，可能与核燃料100的颗粒104的平均颗粒尺寸106逆相关。从这个意义上来讲，随着颗粒104的颗粒尺寸106减小，从颗粒内部110到颗粒边界112的裂变气体118扩散速率增大。因此，通过设计核燃料100的颗粒104的颗粒尺寸106，可以将颗粒104内的裂变气体118的浓度调整成落在可接受浓度水平内。
进一步，操作11904例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结需要的浓度所需的扩散水平。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料的一些颗粒104的至少一个维度小于所选距离的特征长度106，选择该所选距离以便保持所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度低于颗粒内部110内的裂变产物108的集结所需的浓度水平。例如，通过设计核燃料100的颗粒104的颗粒尺寸106，可以将颗粒104内的裂变气体118的浓度调整成低于颗粒内部110的裂变气体集结所需的浓度水平。
图120例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图120例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12002。
操作12002例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料100的一些颗粒104的小于等于临界距离的至少一个维度的特征长度106，该临界距离是裂变气体118（例如，氪或氙）从颗粒104的颗粒内部110到颗粒边界112的充分扩散所需的。
图121例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图121例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12102。
操作12102例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料100的一些颗粒104的小于等于临界距离的至少一个维度的特征长度106，该临界距离是液态裂变产物119（例如，液态金属）从颗粒104的颗粒内部110到颗粒边界112的充分扩散所需的。
图122例示了图94的示范性操作流程9400的替代实施例。图122例示了操作9440可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12202。
操作12202例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得沿着一些颗粒的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料100的颗粒104设计成具有沿着核燃料100的一些颗粒104的小于等于临界距离的至少一个维度的特征长度106，该临界距离是固态裂变产物120（例如，碲或铯）从颗粒104的颗粒内部110到颗粒边界112的充分扩散所需的。
图123例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程12300。图123例示了图94的示范性操作流程9400可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12310和/或操作12312。
在开始操作、提供操作9410、分散操作9420、固结操作9430和处理操作9440之后，操作流程12300移到边界形成操作12310。操作12310例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面的边界网络。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100（例如，燃料棒、燃料芯块或燃料芯球）进行一种或多种处理，以便形成或进一步发展适合将裂变产物108从颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114。
操作12312例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有至少一条输送通道的边界网络，该输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100（例如，燃料棒、燃料芯块或燃料芯球）进行一种或多种处理（例如，冷加工、退火等），以便形成或进一步发展具有一条或多条输送通道116的边界网络114，该输送通道116通过两个相邻颗粒104之间的区域来限定，适合将裂变产物108从颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101。
图124例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图124例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12402。
操作12402例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有至少一条输送通道的边界网络，该输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道与至少一个颗粒边界相交。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100进行一种或多种处理，以便形成或进一步发展具有一条或多条输送通道116的边界网络114，该输送通道116与一个或多个颗粒104的颗粒边界110相交，适合将裂变产物108从颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101。
图125例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图125例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12502和/或操作12504。
操作12502例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100进行一种或多种处理，以便形成或进一步发展具有一条或多条互连通道的边界网络114，该互连通道适合将裂变产物108从颗粒边界112输送到核燃料100的几何表面101。
进一步，操作12504例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100进行一种或多种处理，以便形成或进一步发展具有一条或多条互连通道的边界网络114，该互连通道通过两个或更多个相邻颗粒104之间的区域来限定。
图126例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图126例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12602。进一步，操作12602例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以对体积102的核燃料100进行一种或多种处理，以便形成或进一步发展具有一条或多条互连通道的边界网络114，该互连通道通过核燃料100内的一个或多个空隙区域来限定。
图127例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图127例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12702、操作12704和/或操作12706。
操作12702例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以应用一种或多种材料处理技术，将核燃料100内的颗粒104的颗粒尺寸106减小到低于裂变产物108的充分扩散所需的尺寸。在另一个例子中，可以应用一个或多个材料处理步骤形成核反应堆材料100内的边界网络114或促进核燃料材料100内的边界网络114的形成。此外，随着核燃料100内的颗粒尺寸106减小，边界网络114的潜在输送通道116的数量增加，使边界网络114内的互连频率增加并且使与核燃料100的几何表面101相交的通道116的数量增加。进一步，可以利用单个处理步骤或多个处理步骤执行颗粒尺寸106减小和边界网络114形成。
进一步，操作12704例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压铸造核燃料材料、弯曲、压缩或拉伸。
进一步，操作12706例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在冷加工之后，可以将核反应堆燃料100退火到低于再结晶温度的温度，以便在核燃料100内获得期望颗粒尺寸106。在另一个实例中，在铸造工艺期间，可以退火核反应堆燃料100，以便促进像碳或氮那样的沉淀剂迁出核燃料材料到核燃料100的颗粒边界112。
图128例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图128例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12802和/或操作12804。
进一步，操作12802例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历正火工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在经历冷加工工艺之后，可以将核反应堆燃料100正火到高于其上临界温度的温度。核燃料100可以保持在升高的温度所选时间量，然后在空气中冷却到环境温度。
进一步，操作12804例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历回火工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，固结体积102的核燃料100的核燃料材料的成分可能适合回火时的沉淀剂（例如，碳）的沉淀。例如，可以将回火工艺用于沉淀出像但不限于碳那样的沉淀剂。然后，这种沉淀剂沉淀到核燃料100的颗粒结构中，可能导致颗粒104的颗粒尺寸106的减小和/或核燃料100的边界网络114的发展。
图129例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图129例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作12902和/或操作12904。
操作12902例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种机械处理工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历机械处理工艺（例如，压缩），以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。
操作12904例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以对固结体积102的核燃料材料实施化学处理工艺，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，在存在氧还原气体（例如，氢气-氩气混合物或氢气-氮气混合物）时体积102的二氧化铀可以经受退火工艺，以便将一部分化学计量UO2相转换成像UO1.8那样的亚化学计量氧还原相。亚化学计量相相对于化学计量相具有减小的颗粒尺寸。
图130例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图130例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13002和/或操作13004。
进一步，操作13002例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历孔隙度控制工艺。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火工艺或熔融工艺）或化学处理工艺控制核燃料100的孔隙度。
进一步，操作13004例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种颗粒纹理控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以经历颗粒纹理控制工艺。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火）或化学处理工艺（例如，掺杂）控制核燃料100的颗粒104的颗粒纹理。
图131例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图131例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13102和/或操作13104。
操作13102例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，固结体积102的核燃料材料可以暴露在高温环境中，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，可以在核反应堆布置中实现固结体积102的核燃料材料。核燃料颗粒结构可以被配置（例如冷加工）成利用核反应堆燃料100经历裂变时发生的高温环境。一部分核燃料100的裂变产生的热能，可以起减小或进一步减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114的作用。例如，核燃料100的裂变过程期间产生的热能可以起促进核燃料材料内像碳或氮那样的沉淀剂的迁移的作用。一旦热活化，沉淀剂可能迁移到核燃料100的颗粒边界112，协助颗粒边界网络的“开口”气泡形成，导致边界网络114的发展。
操作13104例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积102的核燃料材料，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，可以在核反应堆布置中实现固结体积102的核燃料材料。在核反应堆布置中的实现之前，可以将核燃料100的颗粒尺寸106设计成具有低于产生的裂变气体（例如，氙气或氪气）从核燃料100的颗粒内部110充分扩散到颗粒边界112所需的临界尺寸的尺寸。其结果是，当在核反应堆布置中实现时，在核燃料100裂变过程期间产生的裂变气体118，可以有效地集结在核燃料100的颗粒边界112。这可能促进适合将裂变气体输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114的产生。
图132例示了图123的示范性操作流程12300的替代实施例。图132例示了操作12310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13202。
操作13202例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积102的核燃料材料用在核反应堆中，以便减小固结体积102内的一个或多个颗粒104的颗粒尺寸106和/或发展核燃料100的边界网络114。例如，核燃料100内的提高的照射环境和/或高温可能导致在核燃料100的颗粒边界112的有效集结。这可能促进适合将裂变气体输送到核燃料100的几何表面101的边界网络114的产生。
图133例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程13300。在图133中以及在包括操作流程的各种例子的随后图中，可以针对图1A到4的上述例子和/或针对其它例子和环境提供讨论和说明。但是，应该明白，这些操作流程可以在若干其它环境和背景下，和/或在图1A到4的修正形式下执行。此外，尽管各种操作流程按所例示的顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按除了所例示的那些次序之外的其它次序执行，或可以同时执行。
在开始操作之后，操作流程13300移到提供操作13310。提供操作13310描绘了提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以经由球磨工艺制备多个核燃料单元204，以便它们的平均尺寸小于适合保持裂变产物108从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散的临界距离。例如，可以将多个球形核燃料粒子制备成具有100nm的平均半径。
然后，分散操作13320描绘了使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点。例如，如图1A到4所示，多个分散剂粒子318可以包括但不限于所选材料类型的粒子的粉末。然后可以将这些粒子与提供的核燃料材料相互混合（例如，干混或湿混）。
然后，固结操作13330描绘了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以利用烧结工艺将提供的多个核燃料单元204（例如，二氧化铀粉末）和分散剂粒子318固结成固体体积202。
图134例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图134例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13402和/或操作13404。
操作13402例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。例如，分散剂粒子318可以包括一种或多种类型的陶瓷材料。
进一步，操作13404例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。例如，分散剂粒子318可以包括但不限于一个或多个氧化物粒子、氮化物粒子或碳化物粒子。例如，一些分散剂粒子可以包括像二氧化锆那样的稳定氧化物。
图135例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图135例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13502和/或操作13504。
操作13502例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。例如，分散剂粒子318可以包括一种或多种类型的金属性材料。
进一步，操作13504例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。例如，分散剂粒子318可以包括但不限于一个或多个金属粒子、金属合金粒子或金属间粒子。
图136例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图136例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13602和/或操作13604。
操作13602例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子沿着一些核燃料单元的一个或多个自由表面分散。例如，如图1A到4所示，可以将一些分散剂粒子安排成使它们局限在核燃料200的核燃料单元204的一个或多个表面212上。核燃料200的核燃料单元212的表面112的分散剂粒子可以用作优选裂变气体118据点，其可以促进核燃料200内的互连孔隙度，导致边界网络214。
操作13604例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子具有几何形状。例如，如图1A到4所示，分散剂粒子可以具有大致球形。从一般意义上来讲，分散剂粒子可以具有任何规则或不规则三维形状。
图137例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图137例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13702。
操作13702例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。例如，在圆柱燃料芯块的情况下，分散剂粒子318可以以产生低密度圆柱同心壳的方式遍及核燃料100分布。
图138例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图138例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13802和/或操作13804。
操作13802例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内。例如，如图1A到4所示，可以在压制之前将分散剂粒子318与核燃料材料或核燃料材料的前体相互混合。
进一步，操作13804例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在多个分散剂粒子内。例如，如图1A到4所示，可以在烧结之前将分散剂粒子318与核燃料材料或核燃料材料的前体相互混合。
图139例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图139例示了操作13320可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作13902。
进一步，操作13902例示了使多个分散剂粒子分散在多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在多个分散剂粒子内。例如，如图1A到4所示，可以使分散剂粒子318在铸造之前分散在熔融核燃料材料的体积内。
图140例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图140例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14002、操作14004和/或操作14006。
操作14002例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行一种或多种处理，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作14004例示了对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204实施一种或多种材料处理技术，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
进一步，操作14006例示了对多个核燃料单元执行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行冷加工工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、拉伸、弯曲或压缩。
图141例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图141例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14102。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行退火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。进一步，可以在存在像氧还原气体那样的处理气体的情况下退火核燃料单元204。
图142例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图142例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14202。
进一步，操作14202例示了对多个核燃料单元执行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行正火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图143例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图143例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14302。
进一步，操作14302例示了对多个核燃料单元执行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行回火工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的，如本文前面所述。
图144例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图144例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14402。
进一步，操作14402例示了对多个核燃料单元执行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行化学处理工艺，以便将核燃料单元尺寸206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。例如，如本文前面所述，可以对提供的核燃料单元204进行氧还原处理。
图145例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图145例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14502。
进一步，操作14502例示了对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中取得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行机械处理工艺（例如，反应球磨），以便将核燃料单元206的一个或多个维度减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
图146例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图146例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14602。
进一步，操作14602例示了对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行孔隙度控制工艺，以便在核燃料单元204中达到所选孔隙度。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火工艺或熔化工艺）或化学处理工艺控制核燃料100的孔隙度。
图147例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图147例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14702。
进一步，操作14702例示了对多个核燃料单元执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204执行颗粒纹理控制工艺，以便在核燃料单元204的两个或更多个颗粒中达到所选颗粒纹理。例如，可以经由热处理工艺（例如，退火）或化学处理工艺（例如，掺杂）控制核燃料材料204的颗粒的颗粒纹理。
图148例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图148例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14802和/或操作14804。
操作14802例示了照射多个核燃料单元。例如，如图1A到4所示，可以对提供的核燃料单元204进行照射处理（例如，暴露在中子通量中），以便将核燃料单元的一个或多个维度206减小到低于如下临界尺寸的尺寸，该临界尺寸是裂变产物108从核燃料单元204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的。
操作14804例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2D所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有小于等于所选距离的“薄”维度。
图149例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图149例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作14902和/或操作14904。
操作14902例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的特征长度。例如，如图2E所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元中，核燃料单元204可以具有在核燃料200内沿着所选方向134的特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的所选特征长度206。
操作14904例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到图4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选维度的平均特征长度206。
图150例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图150例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15002和/或操作15004。
操作15002例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着一些核燃料单元的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着一些核燃料单元204的所选方向小于等于所选距离的平均特征长度206。例如，在具有伸长结构的核燃料单元204中，核燃料单元204可以具有在核燃料200内沿着所选方向134的平均特征长度206。例如，核燃料单元可以具有在圆柱形状的核燃料件（例如，燃料芯块）内沿着径向的平均所选特征长度206。
操作15004例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。例如，如图1A到4所示，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的所选统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有如下单元尺寸分布：具有在所选距离以下的尺寸206的核燃料单元204占所选百分比。例如，本发明的核燃料200可以具有核燃料单元（例如粒子）尺寸206分布，使得65%的核燃料单元204具有等于小于4μm的尺寸206，平均尺寸为2.5μm。在另一个例子中，核燃料200的核燃料单元204可以具有核燃料200的固结体积内特征长度的所选空间分布。
图151例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图151例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15102。
操作15102例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。例如，核燃料200的核燃料单元204可以具有特征长度206的多种统计分布。例如，本发明的核燃料200可以具有如下的核燃料单元尺寸206分布，使得25%的核燃料单元204具有小于等于10μm的尺寸，25%的核燃料单元具有小于等于5μm的核燃料单元尺寸106，以及10%的核燃料单元在1μm以下。
图152例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图152例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15202和/或操作15204。
操作15202例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作条件的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作条件。
进一步，操作15204例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的工作温度的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核燃料200的工作温度。
图153例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图153例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15302。进一步，操作15302例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的温度诱发压强的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料100内的温度诱发压强。
图154例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图154例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15402。
操作15402例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200的化学成分的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的化学成分（例如，裂变材料的类型、合金剂的类型、裂变材料的相对浓度等）。
图155例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图155例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15502。
操作15502例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，该所选距离是核燃料200内的裂变产物108产生率的函数。例如，保证裂变产物108从核燃料200的核燃料单元内部204的内部210充分扩散到核燃料单元204的表面212所需的临界尺寸，可能取决于核反应堆燃料200的裂变产物108产生率。进一步，裂变产物108产生率（例如，裂变气体118的产生率）与核燃料200的裂变速率成比例，该裂变速率又与核燃料200的功率密度成比例，该功率密度又取决于核燃料200的化学成分。
图156例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图156例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15602和/或操作15604。
操作15602例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中选择核燃料单元的维度，以便使从核燃料200的核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递最大。例如，可以选择要最大化的核燃料单元204的维度，以便最大化（或至少提高）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的热传递。
进一步，操作15604例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成使沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度的特征长度206小于所选距离，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。例如，为了使裂变气体118从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的扩散最大，可以安排核燃料单元204的“薄”维度，以便与核反应堆燃料200内的热梯度的方向基本上垂直地对齐。相反，可以安排核燃料单元204的“厚”维度，以便与核反应堆燃料200内的热梯度的方向基本平行地对齐。
图157例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图157例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15702和/或操作15704。
操作15702例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持核燃料100的体积102内的所选裂变产物108（例如，裂变气体118）浓度在或低于所选水平。例如，在核燃料单元204中从核燃料单元204的内部210扩散到核燃料单元204的表面212的速率，可能与核燃料200内的平均核燃料单元尺寸206逆相关。从这个意义上来讲，随着核燃料单元204的核燃料单元尺寸206减小，从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的裂变气体118扩散速率可能增大。因此，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在可接受浓度水平之内。
进一步，操作15704例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持所选裂变产物108浓度，低于核燃料单元204的内部210内裂变产物108的集结所需的浓度水平。例如，通过设计核燃料200的核燃料单元204的核燃料单元尺寸206，可以将核燃料单元204内的裂变气体118的浓度调整成落在核燃料单元204的内部210内裂变气体集结所需的浓度水平之下。
图158例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图158例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15802。
操作15802例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持气态裂变产物（例如，氪或氙）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
图159例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图159例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作15902。
操作15902例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持液态裂变产物（例如，液态金属）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
图160例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图160例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16002。
操作16002例示了对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得沿着多个核燃料单元的一些的至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。例如，如图1A到4所示，可以利用一种或多种处理，以便将核燃料200的核燃料单元204设计成具有沿着核燃料200的一些核燃料单元204的至少一个维度小于所选距离的特征长度206，选择该所选距离以便保持固态裂变产物（例如，碲或铯）从核燃料单元204的内部210到核燃料单元204的表面212的充分扩散。
图161例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图161例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16102。
操作16102例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。例如，如图2G所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括材料不同于核燃料单元204的内部210内的材料的界面层。例如，核燃料单元204可以包括基于氧化物或基于碳化物的界面层。
图162例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图162例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16202。
操作16202例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204可以包括两个或更多个颗粒（即，核燃料单元是多晶的）。
图163例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图163例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16302。
操作16302例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。例如，如图2F所示，核燃料200的一个或多个核燃料单元204，可以包括适合将裂变气体118从核燃料单元内部210输送到核燃料单元表面212的一条或多条内部通道。此外，如本文前面所述，内部通道110可以通过共同核燃料单元204内的相邻颗粒之间的颗粒边界112来限定。
图164例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图164例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16402。
操作16402例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括陶瓷核燃料材料。例如，如图1A到4所示，一些核燃料单元204可以包括但不限于金属氧化物（例如，二氧化铀、二氧化钚或二氧化钍）核燃料材料、混合氧化物核燃料材料（例如，二氧化钚和贫化二氧化铀的混合）、基于金属氮化物（例如，氮化铀）的核燃料材料、或基于金属碳化物（例如，碳化铀）的核燃料材料。
图165例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图165例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16502。
操作16502例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括金属、金属合金或金属间核燃料材料的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括基于金属的核燃料材料。例如，核燃料200的多个核燃料单元204可以包括但不限于金属（例如，铀、钚或钍）核燃料材料、金属合金燃料材料（例如，铀锆、铀-钚-锆或氢化铀锆）、或基于金属间（例如，UFe2或UNi2）的核燃料材料。
图166例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图166例示了操作13310可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16602。
操作16602例示了提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。例如，如图1A到4所示，提供的核燃料单元204可以包括可裂变核材料，其包括但不限于铀-235或钚-239。举另一个例子来说，提供的核燃料单元204可以包括不可裂变核材料，其包括但不限于钍-232。虽然钍-232本身是不可裂变的，但可以用于增殖其性质为可裂变的钍-233。
图167例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图167例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16702和/或操作16704。
操作16702例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作16704例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的孔隙度水平。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供具有至少一条输送通道216的边界网络214的空间配置。
图168例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图168例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16802。
进一步，操作16802例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合提供边界网络214的空间配置，该边界网络214具有与一个或多个核燃料单元204的表面212相交的至少一条输送通道216。
图169例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图169例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作16902和/或操作16904。
进一步，操作16902例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该边界网络214被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该边界网络214被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作16904例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元204之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图170例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图170例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17002。
进一步，操作17002例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。例如，如图1A到4所示，核燃料单元204可以经由像但不限于压实工艺或烧结工艺那样的固结工艺来固结，该固结工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的孔隙度水平，该多条互连输送通道216通过一个或多个空隙区域来限定，并被配置成将裂变产物108从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条互连输送通道216的边界网络214的空间配置，该多条互连输送通道216通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定，并被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
图171例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图171例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17102和/或操作17104。
进一步，操作17102例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道被配置成将裂变产物118从核燃料单元204的表面212输送到核燃料200的几何表面201。
进一步，操作17104例示了将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。例如，如图1A到4所示，可以经由机械工艺固结核燃料单元204，该机械工艺被配置成提供固结核燃料200内适合产生具有多条非互连输送通道214的边界网络214的空间配置，该多条非互连输送通道通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元204的表面之间的区域来限定。
图172例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图172例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17202和/或操作17204。
操作17202例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。例如，如图1A到4所示，用于建立固体体积202的固结核燃料200的固结工艺（例如，压实、烧结等），可以产生具有所选密度的核燃料件，其中所选密度小于理论密度。例如，可以将核燃料200固结成理论密度的95%的密度。
操作17204例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中该核燃料材料包含在几何保持容器中。例如，如图1A到4所示，可以将多个核燃料单元204压实到适合保持核燃料件的形状的燃料包含器皿或容器中。
图173例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图173例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17302和/或操作17304。
操作17302例示了将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以经由压实和烧结使像二氧化铀那样的金属氧化物粉末形成自持几何结构。
操作17304例示了将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属氧化物粉末（例如，二氧化铀粉末）那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实形成自持燃料芯块。
图174例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图174例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17402。
操作17404例示了将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像金属氧化物粉末（例如，二氧化铀粉末）那样的多个核燃料单元204放在模具中，并且被压实和烧结形成自持燃料芯块。
图175例示了图133的示范性操作流程13300的替代实施例。图175例示了操作13330可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17502、操作17504、操作17506和/或操作17508。
操作17502例示了将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。例如，如图1A到4所示，可以将像多个金属（例如，钍）或金属合金（例如，铀合金）核燃料单元那样的多个核燃料单元204，机械排列成体积202的核燃料200。
进一步，操作17504例示了将多个线性核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2J所示，可以将像多个金属（例如，钍）或金属合金（例如，铀合金）核燃料单元那样的多个核燃料单元204，编织成核燃料200的编织结构224。
进一步，操作17506例示了将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2I所示，可以将像金属或金属合金平面片那样的核燃料单元204卷轧成圆柱体体积222。要进一步认识到，可以组合两个或更多个圆柱卷轧的体积222以形成核燃料200。
进一步，操作17508例示了将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。例如，如图2H所示，可以将像金属或金属合金平面片那样的两个或更多个核燃料单元204堆叠在一起，以便形成核燃料200的体积。
图176例示了代表与制备核燃料的方法有关的示范性操作的操作流程17600。图176例示了图133的示范性操作流程13300可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17610、操作17612、操作17614和/或操作17616。
在开始操作、提供操作13330、分散操作13320和固结操作13330之后，操作流程17600移到处理操作17610。操作17610例示了对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。例如，如图1A到4所示，可以对体积202的核燃料200实施一种或多种处理技术，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
操作17612例示了对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。例如，如图1A到4所示，可以对体积202的核燃料200实施一种或多种材料处理技术，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作17614例示了冷加工固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以冷加工固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。冷加工工艺可以包括但不限于冷轧、在低温挤压、弯曲、压缩或拉伸。
进一步，操作17616例示了退火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以退火固结体积102的核燃料材料。例如，在冷加工之后，可以退火核反应堆燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图177例示了图176的示范性操作流程17600的替代实施例。图177例示了操作17610可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17702和/或操作17704。
进一步，操作17702例示了熔化固结体积的核燃料材料的一部分。例如，如图1A到4所示，可以熔化固结体积202的核燃料200的一部分。
进一步，操作17704例示了正火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以正火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图61例示了图59的示范性操作流程5900的替代实施例。图61例示了操作5910可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作6102和/或操作6104。
图178例示了图176的示范性操作流程17600的替代实施例。图178例示了操作17610可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17802和/或操作17804。
进一步，操作17802例示了回火固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以回火固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
进一步，操作17804例示了化学处理固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以化学处理固结体积202的核燃料200，以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图179例示了图176的示范性操作流程17600的替代实施例。图179例示了操作17610可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作17902。
进一步，操作17902例示了对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。例如，如图1A到4所示，固结体积202的核燃料200可以经历孔隙度控制工艺（例如，退火或化学处理）。
图180例示了图176的示范性操作流程17600的替代实施例。图180例示了操作17610可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作18002和/或操作18004。
操作18002例示了将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200引入像反应堆内的运行那样的高温环境中。
操作18004例示了照射固结体积的核燃料材料。例如，如图1A到4所示，可以照射固结体积202的核燃料200（例如，在反应堆实现中照射或经由中子源照射），以便进一步细化核燃料单元204的尺寸或核燃料200的边界网络214。
图181例示了图176的示范性操作流程17600的替代实施例。图181例示了操作17610可以包括至少一个附加操作的示范性实施例。附加操作可以包括操作18102。
操作18102例示了利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。例如，如图1A到4所示，可以将固结体积202的核燃料200用在裂变过程中（例如，用在核反应堆中）。要认识到，在核反应堆200中实现核燃料200时，核裂变单元204的尺寸可能变得更加细化和/或核燃料200的边界网络114可能变得更加发展。
本领域的技术人员将认识到，现有技术已经进步到在系统的各方面的硬件、软件和/或固件实现之间很少留下差别的点；硬件、软件和/或固件的使用一般（但未必总是，因为在某些环境下，硬件和软件之间的选择可变得有意义）是代表在成本对效率权衡的设计选择。本领域的技术人员将懂得，存在可以实现本文所述的过程、系统和/或其它技术的各种手段（例如，硬件、软件和/或固件），并且优选手段将随部署过程和/或系统和/或其它技术的环境而变。例如，如果实现者确定速度和精度是极为重要的，则实现者可以选择主要硬件和/或固件手段；或者，如果灵活性是极为重要的，则实现者可以选择主要软件实现；再或者，实现者可以选择硬件、软件和/或固件的某种组合。因此，存在可以实现本文所述的过程和/或设备和/或其它技术的几种可能手段，没有一种手段固有地优于其它手段，因为要利用的任何手段都是取决于部署手段的环境和实现者的特别关注（例如，速度、灵活性或可预见性）（任何一种都可能变化）的选择。本领域的技术人员将认识到，实现的各光学方面通常将应用面向光学的硬件、软件和/或固件。
在本文所述的一些实现中，逻辑和类似实现可以包括软件或其它控制结构。电子电路，例如，可以含有为实现如本文所述的各种功能而构建和安排的电流的一条或多条路径。在一些实现中，可以将一种或多种介质配置成当这样的介质保存或发送如本文所述可操作执行的设备可检测指令时承担设备可检测实现。在一些变体中，例如，一些实现可以包括像通过进行与本文所述的一个或多个操作有关的一条或多条指令的接收或发送那样，更新或修改现有软件或固件、或门阵列或可编程硬件。可替代地或另外，在一些变体中，一种实现可以包括专用硬件、软件、固件组件、和/或执行或要不然调用专用组件的通用组件。各规范或其它实现可以通过如本文所述的有形传输介质的一个或多个实例，可选地，通过分组传输，或要不然通过在各种时间经过分布式介质来传输。
可替代地或另外，各实现可以包括执行专用指令序列或调用使能、触发、协调、请求、或要不然引起本文所述的事实上任何功能操作的一次或多次发生的电路。在一些变体中，可以将本文的操作或其它逻辑描述表达成源代码，和编译成可执行指令序列或要不然作为可执行指令序列来调用。在一些环境中，例如，实现可以全部或部分由像C++那样的源代码或其它代码序列来提供。在其它实现中，使用商业可用的产品和/或本领域中的各种技术的源代码或其它代码实现，可以被编译/实现/翻译/转换成高级描述符语言（例如，最初用C或C++编程语言实现所描述技术，此后将编程语言实现转换成可逻辑合成的语言实现、硬件描述语言实现、硬件设计仿真实现、和/或其它这样的类似表达方式）。例如，可以将一些或所有逻辑表达（例如，计算机编程语言实现）表示成Verilog型硬件描述（例如，经由硬件描述语言（HDL）和/或甚高速集成电路硬件描述符语言（VHDL））或其它电路模型，其然后可以用于创建含有硬件（例如，专用集成电路）的物理实现的。本领域的技术人员将认识到如何根据这些教导获取、配置和优化适当的传输或计算元件、材料供应、致动器或其它结构。
上文的详细描述通过使用方块图、流程图和/或例子阐明了设备和/或过程的各种实施例。在这样的方块图、流程图和/或例子包含一种或多种功能和/或操作的情况下，本领域的技术人员将明白，在这样的方块图、流程图或例子内的每种功能和/或操作，可以通过范围广泛的硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合分别和/或集体实现。在一个实施例中，本文所述的主题的几个部分，可以经由专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）或其它集成形式来实现。但是，本领域的技术人员将认识到，本文公开的实施例的一些方面，可以全部或部分地在集成电路中等效实现成：运行在一台或多台计算机上的一个或多个计算机程序（例如，运行在一个或多个计算机系统上的一个或多个程序），运行在一个或多个处理器上的一个或多个程序（例如，运行在一个或多个微处理器上的一个或多个程序），固件，或实际上它们的任何组合；以及设计电路和/或编写用于软件和/或固件的代码，根据本公开，将会完全在本领域的技术人员的技能之内。另外，本领域的技术人员将懂得，本文所述的主题的机制能够作为程序产品以各式各样的形式分发，以及本文所述的主题的例示性实施例，与用于实际进行分发的信号承载介质的具体类型无关地应用。信号承载介质的例子包括但不限于如下：像软盘、硬盘驱动器、致密盘（CD）、数字视频盘（DVD）、数字磁带、计算机存储器等那样的记录型介质；以及像数字和/或模拟通信介质（例如，光缆、波导、连线通信链路、无线通信链路（例如，发射机、接收机、发射逻辑、接收逻辑等）等）那样的传输型介质。
从一般意义上来讲，本领域的技术人员将认识到，本文所述的各种实施例可以通过各种类型的机电系统分别和/或集体实现，该机电系统含有像硬件、软件、固件和/或实际上它们的任何组合那样的范围广泛的电组件；以及像刚体、弹性或扭力体、液压、电磁致动设备和/或实际上它们的任何组合那样可以传递机械力或运动的范围广泛的组件。因此，如本文所使用的，“机电系统”包括但不限于可操作地与换能器（例如，致动器、电机、压电晶体、微机电系统（MEMS）等）耦合的电路、含有至少一个分立电路的电路、含有至少一个集成电路的电路、含有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备（例如，由至少部分实现本文所述的过程和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或由至少部分实现本文所述的过程和/或设备的计算机程序配置的微处理器）的电路、形成存储设备（例如，各种形式（例如，随机访问、闪速、只读等）的存储器）的电路、形成通信设备（例如，调制解调器、通信交换机、光电装备等）的电路、和/或像光或其它类似物（analog）那样的任何非电类似物。本领域的技术人员还将懂得，机电系统的例子包括但不限于各式各样的消费电子系统、医疗设备，以及像机动运输系统、工厂自动化系统、安全系统和/或通信/计算系统那样的其它系统。本领域的技术人员将认识到，如本文所使用的机电系统不必限于具有电致动和机械致动两者的系统，除非上下文可能另有规定。
从一般意义上来讲，本领域的技术人员将认识到，可以通过范围广泛的硬件、软件、固件和/或它们的任何组合分别和/或集体实现的本文所述的各个方面，可以视作由各种类型的“电路”组成。因此，如本文所使用的，“电路”包括但不限于含有至少一个分立电路的电路、含有至少一个集成电路的电路、含有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备（例如，由至少部分实现本文所述的过程和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或由至少部分实现本文所述的过程和/或设备的计算机程序配置的微处理器）的电路、形成存储设备（例如，各种形式（例如，随机访问、闪速、只读等）的存储器）的电路、和/或形成通信设备（例如，调制解调器、通信交换机、光电装备等）的电路。本领域的技术人员将认识到，本文所述的主题可以以模拟或数字方式或它们的某种组合来实现。
本领域的技术人员将认识到，本文所述的设备和/或过程的至少一部分可以集成到数据处理系统中。本领域的技术人员将认识到，数据处理系统一般包括系统单元外壳、视频显示设备、像易失性存储器或非易失性存储器那样的存储器、像微处理器或数字信号处理器那样的处理器、像操作系统、驱动器、图形用户界面和应用程序那样的计算实体、一个或多个交互设备（例如，触摸板、触摸屏、天线等）、和/或包括反馈回路和控制电机（例如，用于感测位置和/或速度的反馈；用于移动和/或调整组件和/或数量的控制电机）的控制系统中的一个或多个。数据处理系统可以利用适当商业可用的组件来实现，如通常在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中找到的那些。
本领域的技术人员将认识到，本文所述的组件（例如，操作）、设备、对象和伴随它们的讨论用作澄清概念的例子，并且设想出各种配置变型。因此，如本文所使用的，阐明的特定例子以及伴随的讨论旨在代表它们的更一般类别。一般来说，任何特定例子的使用旨在代表它的类别，以及未包括特定组件（例如，操作）、设备和对象不应该看作限制。
尽管本文将用户显示/描述成单个例示性人物，但本领域的技术人员将懂得，用户可以代表使用人员、使用机器人（例如，计算实体）和/或实质上它们的任何组合体（例如，用户可能由一个或多个机器代理帮助），除非上下文另有规定。本领域的技术人员将懂得，一般来说，如本文使用这样的术语那样，可以认为同样适用于“发送者”和/或其它面向实体的术语，除非上下文另有规定。
关于本文使用基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以与上下文和/或应用适合地，将复数转成单数和/或将单数转成复数。为了清楚起见，本文未明确阐明各种单数/复数置换。
本文所述的主题有时例示了包含在其它不同组件中，或与其它不同组件连接的不同组件。要明白，这样描绘的架构仅仅是示范性的，事实上，可以实现许多取得相同功能的其它架构。从概念上来讲，有效地“关联”取得相同功能的组件的任何安排，以便取得所希望功能。因此，本文组合以取得特定功能的任何两个组件可以看作相互“关联”，使得与架构或中间组件无关地取得所希望功能。同样，如此关联的任何两个组件也可以视作取得所希望功能的相互“可操作地连接”或“可操作地耦合”，并且能够如此关联的任何两个组件也可以视作取得所希望功能的相互“可操作地可耦合”。可操作地可耦合的特定例子包括但不限于物理上可配对和/或物理上相互作用的组件、和/或无线可相互作用和/或无线相互作用的组件、和/或逻辑上相互作用和或/逻辑上可相互作用的组件。
在一些实例中，一个或多个组件在本文中可能被称为“配置成”，“可配置成”，“可操作来/操作来”，“适于/可适于”，“能够”，“可依照/依照”等。本领域的技术人员将认识到，这样的术语（例如，“配置成”）一般可以包含活动状态组件、和/或非活动状态组件、和/或等待状态组件，除非上下文另有要求。
虽然已经显示和描述了本文所述的当前主题的特定方面，但对于本领域的技术人员显然的是，根据本文的教导，可以不偏离本文所述的主题及其更宽方面地作出改变和修改，因此，所附权利要求书像在本文所述的主题的真正精神和范围之内那样，将在其范围内包括所有这样的改变和修改。本领域的技术人员将明白，一般来说，用在本文中，尤其用在所附权利要求书（例如，所附权利要求书的主体）中的术语，一般旨在作为“开放”术语（例如，术语“包括（including）”应该解释为“包括但不限于”，术语“含有（having）”应该解释为“至少含有”，术语“包括（includes）”应该解释为“包括但不限于”等）。本领域的技术人员还将明白，如果有意表示所引入权利要求叙述的特定数量，则在权利要求中将明确陈述这样的意图，而在缺乏这样的叙述的情况下，则不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，如下所附权利要求书可能包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求叙述。但是，即使同一个权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及像“一个（a）”或“一个（an）”（例如，“一个（a）”和/或“一个（an）”通常应该解释成意味着“至少一个”或“一个或多个”）那样的不定冠词，这样短语的使用也不应该解释成暗示着通过不定冠词“一个（a）”或“一个（an）”引入权利要求叙述，将包含这样引入的权利要求叙述的任何特定权利要求，限制到只包含一个这样的叙述的权利要求；对于用于引入权利要求叙述的定冠词的使用，这同样成立。另外，即使明确陈述了所引入权利要求叙述的特定数量，本领域的技术人员也将认识到，这样的陈述通常应该解释成意味着至少所陈述数量（例如，在没有其它修饰词的情况下，仅陈述“两个叙述”通常意味着至少两个叙述，或两个或更多个叙述）。而且，在使用类似于“A、B、和C等的至少一个”的习惯用法的那些实例中，一般来说，这样的结构意图是本领域的技术人员会理解该习惯用法的意义（例如，“含有A、B和C的至少一个的系统”将会包括但不限于只含有A、只含有B、只含有C、一起含有A和B、含有A和C一起、含有B和C一起、和/或含有A、B和C一起等的系统）。在使用类似于“A、B或C等的至少一个”的习惯用法的那些实例中，一般来说，这样的结构意图是本领域的技术人员会理解该习惯用法的意义（例如，“含有A、B或C的至少一个的系统”将会包括但不限于只含有A、只含有B、只含有C、含有A和B一起、含有A和C一起、含有B和C一起、和/或含有A、B和C一起等的系统）。本领域的技术人员还将明白，无论在说明书、权利要求书还是附图中，通常，呈现两个或更多个替代术语的选言（disjunctive）词和/或短语，应该理解成设想包括这些术语之一、这些术语的任一个、或两个术语的可能性，除非上下文另有规定。例如，短语“A或B”通常将理解成包括“A”、“B”或“A和B”的可能性。
关于所附权利要求书，本领域的技术人员将懂得，本文陈述的操作一般可以按任何次序执行。此外，尽管各种操作流程按顺序呈现，但应该明白，各种操作可以按与例示的次序不同的其它次序执行，或者可以同时执行。这样的替代排序的例子可以包括重叠、交错、中断、重排序、递增、预备、补充、同时、反向或其它衍生排序，除非上下文另有规定。而且，像“响应于......”、“与......有关”或其它过去时态形容词的术语一般无意排斥这样的衍生，除非上下文另有规定。
本文所述的主题的各方面用如下编号条款概括:
条款
1.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个颗粒，
该多个颗粒的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，
该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面。
2.如条款1所述的核燃料，其中裂变产物包含：
气态裂变产物、液态裂变产物或固态裂变产物。
3.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由材料处理技术获得。
4.如条款3所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、机械工艺、化学处理工艺或回火工艺的至少一种获得。
5.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由提高的温度环境获得。
6.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由照射获得。
7.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些具有所选颗粒纹理，其中该颗粒纹理经由颗粒纹理控制工艺来控制。
8.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料具有所选孔隙度，其中该孔隙度经由孔隙度控制工艺来控制。
9.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分在核燃料材料的裂变反应过程之前获得。
10.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分在核燃料材料的裂变反应过程期间获得。
11.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度的所述特征长度包含：
多个颗粒的一些沿着所选维度的特征长度。
12.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度的所述特征长度包含：
多个颗粒的一些沿着所选方向的特征长度。
13.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些具有沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
14.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
15.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的至少一部分具有特征长度的所选统计分布。
16.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的至少一部分具有特征长度的所选一组分布。
17.如条款1所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
18.如条款17所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核燃料材料的工作温度。
19.如条款17所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核燃料材料的温度诱发压强。
20.如条款1所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
21.如条款1所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料中的裂变产物产生率的函数。
22.如条款1所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成使一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递最大。
23.如条款22所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本平行。
24.如条款1所述的核燃料，其中适合保持裂变产物的充分扩散的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离。
25.如条款24所述的核燃料，其中适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平的所选距离。
26.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由材料处理技术获得。
27.如条款26所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、机械工艺、回火工艺或化学处理工艺的至少一种获得。
28.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由孔隙度控制工艺获得。
29.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由颗粒纹理控制工艺获得。
30.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由提高的温度环境获得。
31.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由照射获得。
32.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料的裂变反应过程之前获得。
33.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料的裂变反应过程期间获得。
34.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些沿着至少一个维度的所述特征长度和核燃料材料的边界网络的形成，至少部分在制备过程中同时获得。
35.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包括至少一条输送通道，其被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面。
36.如条款35所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域限定。
37.如条款35所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，与至少一个颗粒边界相交。
38.如条款1所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面。
39.如条款38所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域限定。
40.如条款38所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个颗粒的至少一个的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过一个或多个空隙区域限定。
41.如条款1所述的核燃料，其中多个颗粒的一些包含：
具有界面层的颗粒，其中该界面层包括与颗粒内部的材料不同的材料。
42.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料包含：
陶瓷核燃料材料。
43.如条款42所述的核燃料，其中该陶瓷核燃料材料包含氧化物核燃料材料、碳化物核燃料材料或氮化物核燃料材料的至少一种。
44.如条款42所述的核燃料，其中该核燃料材料包含：
混合氧化物核燃料材料。
45.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料包含金属核燃料材料、金属合金核燃料材料或金属间核燃料材料的至少一种。
46.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
47.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料具有等于或低于理论密度的密度。
48.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
包含在几何保持容器中的核燃料的体积。
49.如条款1所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
核燃料材料的自持体积。
50.如条款49所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由压缩工艺制备。
51.如条款49所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由烧结工艺制备。
52.如条款49所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由铸造工艺制备。
53.如条款49所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由挤压工艺制备。
54.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括金属，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，
该多个核燃料单元被固结成所选密度。
55.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括金属、金属合金或金属间核燃料材料的至少一种。
56.如条款54所述的核燃料，其中所述裂变产物包含：
气态裂变产物、液态裂变产物或固态裂变产物。
57.如条款54所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含粒子、线性单元或平面单元的至少一种。
58.如条款54所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含：
三维几何形状的核燃料单元。
59.如条款58所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
规则形状的核燃料单元。
60.如条款58所述的核燃料，其中规则形状的核燃料单元包含球形单元、圆柱单元、椭球单元、环形单元或长菱形单元的至少一种。
61.如条款58所述的核燃料，其中几何形状核燃料单元包含：
不规则形状的核燃料单元。
62.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含两个或更多个颗粒。
63.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由材料处理技术获得。
64.如条款63所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、机械工艺、机械工艺或化学处理工艺的至少一种获得。
65.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由提高的温度环境获得。
66.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由照射获得。
67.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
68.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得。
69.如条款54所述的核燃料，其中一些核燃料单元具有所选颗粒纹理，其中该颗粒纹理经由颗粒纹理控制工艺来控制。
70.如条款54所述的核燃料，其中核燃料材料具有所选孔隙度，其中该孔隙度经由孔隙度控制工艺来控制。
71.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选维度的特征长度。
72.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选方向的特征长度。
73.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选小于等于所选距离的平均特征长度。
74.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
75.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选统计分布。
76.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选一组分布。
77.如条款54所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
78.如条款77所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核材料的工作温度。
79.如条款77所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核燃料材料的温度诱发压强。
80.如条款54所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
81.如条款54所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料中的裂变产物产生率的函数。
82.如条款54所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
83.如条款82所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本平行。
84.如条款54所述的核燃料，其中适合保持裂变产物的充分扩散的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离。
85.如条款84所述的核燃料，其中适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平的所选距离。
86.如条款54所述的核燃料，其中该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
87.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包括至少一条输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
88.如条款87所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
89.如条款87所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，与核燃料单元的至少一个自由表面相交。
90.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
91.如条款90所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
92.如条款90所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过一个或多个空隙区域限定。
93.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条非互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
94.如条款93所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条非互连输送通道的至少一条，通过相邻和基本平行的核燃料单元的表面之间的区域限定。
95.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由材料处理技术获得。
96.如条款95所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、化学处理工艺、孔隙度控制工艺、颗粒纹理控制工艺或机械工艺的至少一种获得。
97.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由提高的温度环境获得。
98.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由照射获得。
99.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
100.如条款86所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
101.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度和核燃料材料的边界网络的形成，至少部分在制备过程中同时获得。
102.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有界面层的核燃料单元，其中该界面层包括与核燃料单元内部的材料不同的材料。
103.如条款54所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有多条通道的核燃料单元，该通道被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
104.如条款54所述的核燃料，其中该核燃料材料包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
105.如条款54所述的核燃料，其中固结的多个核燃料单元的所选密度等于或低于理论密度。
106.如条款54所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
包含在几何保持容器内的核燃料的体积。
107.如条款54所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
核燃料材料的自持体积。
108.如条款107所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由压实工艺制备。
109.如条款107所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由烧结工艺制备。
110.如条款107所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由机械排列工艺制备。
111.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括陶瓷材料，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，
该多个核燃料单元被固结成所选密度，
该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
112.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物核燃料材料的至少一种。
113.如条款111所述的核燃料，其中所述裂变产物包含：
气态裂变产物、液态裂变产物或固态裂变产物。
114.如条款111所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含粒子、线性单元或平面单元的至少一种。
115.如条款111所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含：
三维几何形状的核燃料单元。
116.如条款115所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
规则形状的核燃料单元。
117.如条款116所述的核燃料，其中规则形状的核燃料单元包含球形单元、圆柱单元、椭球单元、环形单元或长菱形单元的至少一种。
118.如条款115所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
不规则形状的核燃料单元。
119.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含两个或更多个颗粒。
120.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由材料处理技术获得。
121.如条款120所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、机械工艺、机械工艺或化学处理工艺的至少一种获得。
122.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些的沿着至少一个维度小于等于所选距离的所述特征长度，至少部分经由提高的温度环境获得。
123.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由照射获得。
124.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
125.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得。
126.如条款111所述的核燃料，其中一些核燃料单元具有所选颗粒纹理，其中该颗粒纹理经由颗粒纹理控制工艺来控制。
127.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料具有所选孔隙度，其中该孔隙度经由孔隙度控制工艺来控制。
128.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选维度的特征长度。
129.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选方向的特征长度。
130.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选小于等于所选距离的平均特征长度。
131.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
132.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选统计分布。
133.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选一组分布。
134.如条款111所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
135.如条款134所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核材料的工作温度。
136.如条款134所述的核燃料，其中该核燃料材料的工作条件包含：
核燃料材料的温度诱发压强。
137.如条款111所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
138.如条款111所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料中的裂变产物产生率的函数。
139.如条款111所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
140.如条款139所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本平行。
141.如条款111所述的核燃料，其中适合保持裂变产物的充分扩散的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离。
142.如条款141所述的核燃料，其中适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平的所选距离。
143.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包括至少一条输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
144.如条款143所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
145.如条款143所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，与核燃料单元的至少一个自由表面相交。
146.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
147.如条款146所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
148.如条款146所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过一个或多个空隙区域限定。
149.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条非互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
150.如条款149所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条非互连输送通道的至少一条，通过相邻和基本平行的核燃料单元的表面之间的区域限定。
151.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由材料处理技术获得。
152.如条款151所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、化学处理工艺、孔隙度控制工艺、颗粒纹理控制工艺或机械工艺的至少一种获得。
153.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由提高的温度环境获得。
154.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由照射获得。
155.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
156.如条款111所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
157.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度和核燃料材料的边界网络的形成，至少部分在制备过程中同时获得。
158.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有界面层的核燃料单元，其中该界面层包括与核燃料单元内部的材料不同的材料。
159.如条款111所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有多条通道的核燃料单元，该通道被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
160.如条款111所述的核燃料，其中该核燃料材料包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
161.如条款111所述的核燃料，其中固结的多个核燃料单元的所选密度等于或低于理论密度。
162.如条款111所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
包含在几何保持容器内的核燃料的体积。
163.如条款111所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
核燃料材料的自持体积。
164.如条款163所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由压实工艺制备。
165.如条款163所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由烧结工艺制备。
166.如条款163所述的核燃料，其中该核燃料材料的自持体积经由机械排列工艺制备。
167.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，以及
多个分散剂粒子，分散在核燃料材料的该体积内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点。
168.如条款167所述的核燃料，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内的集结。
169.如条款168所述的核燃料，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内的一个或多个核燃料单元的集结。
170.如条款167所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。
171.如条款170所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。
172.如条款167所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。
173.如条款172所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。
174.如条款167所述的核燃料，其中一些分散剂粒子沿着一些核燃料单元的一个或多个自由表面分散。
175.如条款167所述的核燃料，其中一些分散剂粒子具有几何形状。
176.如条款167所述的核燃料，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。
177.如条款167所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在多个核燃料单元内。
178.如条款177所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在多个核燃料单元内。
179.如条款177所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在多个核燃料单元内。
180.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括金属核燃料、金属合金核燃料或金属间核燃料的至少一种。
181.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括陶瓷核燃料材料。
182.如条款167所述的核燃料，其中所述裂变产物包含：
气态裂变产物、液态裂变产物或固态裂变产物。
183.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
颗粒。
184.如条款167所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含粒子、线性单元或平面单元的至少一种。
185.如条款167所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含：
三维几何形状的核燃料单元。
186.如条款185所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
规则形状的核燃料单元。
187.如条款186所述的核燃料，其中规则形状的核燃料单元包含球形单元、圆柱单元、椭球单元、环形单元或长菱形单元的至少一种。
188.如条款186所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
不规则形状的核燃料单元。
189.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含两个或更多个颗粒。
190.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由材料处理技术获得。
191.如条款190所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、机械工艺、机械工艺或化学处理工艺的至少一种获得。
192.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由提高的温度环境获得。
193.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由照射获得。
194.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
195.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得。
196.如条款167所述的核燃料，其中一些核燃料单元具有所选颗粒纹理，其中该颗粒纹理经由颗粒纹理控制工艺来控制。
197.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料具有所选孔隙度，其中该孔隙度经由孔隙度控制工艺来控制。
198.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选维度的特征长度。
199.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选方向的特征长度。
200.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
201.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
202.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选统计分布。
203.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选一组分布。
204.如条款167所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
205.如条款204所述的核燃料，其中核燃料材料的工作条件包含：
核材料的工作温度。
206.如条款204所述的核燃料，其中核燃料材料的工作条件包含：
核燃料材料的温度诱发压强。
207.如条款167所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
208.如条款167所述的核燃料，其中所选距离是核燃料材料中的裂变产物产生率的函数。
209.如条款167所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
210.如条款209所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本平行。
211.如条款167所述的核燃料，其中适合保持裂变产物的充分扩散的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离。
212.如条款210所述的核燃料，其中适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平的所选距离。
213.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包括至少一条输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
214.如条款213所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
215.如条款213所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，与核燃料单元的至少一个自由表面相交。
216.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
217.如条款216所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
218.如条款216所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过一个或多个空隙区域限定。
219.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条非互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
220.如条款219所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条非互连输送通道的至少一条，通过相邻和基本平行的核燃料单元的表面之间的区域限定。
221.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由材料处理技术获得。
222.如条款221所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、化学处理工艺、孔隙度控制工艺、颗粒纹理控制工艺或机械工艺的至少一种获得。
223.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由提高的温度环境获得。
224.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分经由照射获得。
225.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
226.如条款167所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
227.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度和核燃料材料的边界网络的形成，至少部分在制备过程中同时获得。
228.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有界面层的核燃料单元，其中该界面层包括与核燃料单元内部的材料不同的材料。
229.如条款167所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有多条通道的核燃料单元，该通道被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
230.如条款167所述的核燃料，其中该核燃料材料包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
231.如条款167所述的核燃料，其中固结的多个核燃料单元的所选密度等于或低于理论密度。
232.如条款167所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
在几何保持容器内包含的核燃料的体积。
233.如条款167所述的核燃料，其中该核燃料材料的体积包含：
自持体积的核燃料材料。
234.如条款233所述的核燃料，其中该自持体积的核燃料材料经由压实工艺制备。
235.如条款233所述的核燃料，其中该自持体积的核燃料材料经由烧结工艺制备。
236.如条款233所述的核燃料，其中该自持体积的核燃料材料经由铸造工艺制备。
237.如条款233所述的核燃料，其中该自持体积的核燃料材料经由挤压工艺制备。
238.如条款233所述的核燃料，其中该自持体积的核燃料材料经由机械排列工艺制备。
239.一种制备核燃料的方法，包含：
提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒；以及
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
240.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
241.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
242.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
243.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
244.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
245.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种机械处理工艺。
246.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
247.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。
248.如条款240所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种颗粒纹理控制工艺。
249.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
250.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
照射固结体积的核燃料材料。
251.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。
252.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选维度小于等于所选距离的特征长度。
253.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度。
254.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
255.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
256.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选统计分布。
257.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。
258.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
259.如条款258所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。
260.如条款258所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。
261.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
262.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。
263.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递。
264.如条款263所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。
265.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平。
266.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平。
267.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有至少一条输送通道的边界网络，该至少一条输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面。
268.如条款267所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有至少一条输送通道的边界网络，该至少一条输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有至少一条输送通道的边界网络，该至少一条输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域限定。
269.如条款267所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有至少一条输送通道的边界网络，该至少一条输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有至少一条输送通道的边界网络，该至少一条输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道与至少一个颗粒边界相交。
270.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有多条互连通道的边界网络，该多条互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面。
271.如条款270所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有多条互连通道的边界网络，该多条互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有多条互连通道的边界网络，该多条互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，其中该多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域限定。
272.如条款270所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有多条互连通道的边界网络，该多条互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和具有多条互连通道的边界网络，该多条互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面，其中该多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域限定。
273.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将气态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持气态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
274.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将液态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持液态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
275.如条款239所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度、和配置成将固态裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络，其中该所选距离适合保持固态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
276.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，其中多个颗粒的一些具有包括与颗粒内部的材料不同的材料的界面层。
277.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供陶瓷核燃料材料，该陶瓷核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结陶瓷核燃料材料包括多个颗粒。
278.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供金属核燃料材料、金属合金核燃料材料核燃料材料或金属间核燃料材料，其被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
279.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种的核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
280.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有等于或低于理论密度的密度的固体体积，该核燃料材料具有表面，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
281.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒，该体积的核燃料包含在几何保持容器中。
282.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
283.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料压实成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
284.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料烧结成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
285.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料铸造成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
286.如条款239所述的方法，其中所述提供核燃料材料，该核燃料材料被固结成具有表面的固体体积的核燃料材料，该固结的核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料挤压成具有表面的固结固体自持体积的核燃料材料，该固结核燃料材料包括多个颗粒。
287.一种制备核燃料的方法，包含：
提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料；以及
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。
288.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
289.如条款288所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
290.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
291.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种退火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
292.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
293.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
294.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
295.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
296.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。
297.如条款289所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。
298.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
照射多个核燃料单元。
299.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的特征长度。
300.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度。
301.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
302.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
303.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。
304.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。
305.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
306.如条款305所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。
307.如条款305所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。
308.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
309.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。
310.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
311.如条款310所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。
312.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。
313.如条款312所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。
314.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
315.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
316.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
317.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。
318.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。
319.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
320.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括金属、金属合金或金属间核燃料材料的至少一种。
321.如条款287所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括金属核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
322.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
323.如条款322所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。
324.如条款322所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。
325.如条款322所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
326.如条款325所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。
327.如条款325所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。
328.如条款322所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
329.如条款328所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。
330.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。
331.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料包含在几何保持容器中。
332.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。
333.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。
334.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。
335.如条款287所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。
336.如条款335所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个线性核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。
337.如条款335所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。
338.如条款335所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。
339.如条款287所述的方法，进一步包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。
340.如条款339所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
341.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
342.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
343.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
熔化固结体积的核燃料材料的一部分。
344.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
345.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
346.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
347.如条款340所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。
348.如条款339所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
349.如条款339所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
照射固结体积的核燃料材料。
350.如条款339所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。
351.一种制备核燃料的方法，包含：
提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料；以及
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面的边界网络。
352.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
353.如条款352所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
354.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
355.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种退火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
356.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
357.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
358.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
359.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
360.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。
361.如条款353所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。
362.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
照射多个核燃料单元。
363.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的特征长度。
364.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度。
365.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
366.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
367.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。
368.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。
369.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
370.如条款369所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。
371.如条款369所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。
372.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
373.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。
374.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
375.如条款374所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。
376.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。
377.如条款376所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。
378.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
379.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
380.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
381.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。
382.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。
383.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
384.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中该多个核燃料单元的一些包括氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物核燃料材料的至少一种。
385.如条款351所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，一些核燃料单元包括陶瓷核燃料材料，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
386.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。
387.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。
388.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
389.如条款388所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。
390.如条款388所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。
391.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
392.如条款391所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成包括边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。
393.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。
394.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料包含在几何保持容器中。
395.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。
396.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。
397.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。
398.如条款351所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料的体积包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到该核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。
399.如条款398所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个线性核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。
400.如条款398所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。
401.如条款398所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。
402.如条款351所述的方法，进一步包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。
403.如条款402所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
404.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
405.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
406.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
407.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
408.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
409.如条款403所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。
410.如条款402所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
411.如条款402所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
照射固结体积的核燃料材料。
412.如条款402所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。
413.一种制备核燃料的方法，包含：
提供核燃料材料；
使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点；
将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒；以及
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
414.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。
415.如条款414所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。
416.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。
417.如条款416所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。
418.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子沿着核燃料材料的一个或多个颗粒边界分散。
419.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中一些分散剂粒子具有几何形状。
420.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。
421.如条款413所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中一些分散剂粒子被配置成在该核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内。
422.如条款421所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在核燃料材料内。
423.如条款421所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内，包含：
使多个分散剂粒子分散在核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在核燃料材料内。
424.如条款413所述的方法，其中提供核燃料材料包含：
提供陶瓷核燃料材料。
425.如条款413所述的方法，其中提供核燃料材料包含：
提供金属、金属合金或金属间核燃料材料。
426.如条款413所述的方法，其中提供核燃料材料包含：
提供包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种的核燃料材料。
427.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，其中多个颗粒的一些具有包括与颗粒内部的材料不同的材料的界面层。
428.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。
429.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该核燃料的体积包含在几何保持容器中。
430.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料固结成固体自持体积的核燃料材料。
431.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料压实成固结固体自持体积的核燃料材料。
432.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料烧结成固结固体自持体积的核燃料材料。
433.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料铸造成固结固体自持体积的核燃料材料。
434.如条款413所述的方法，其中所述将该核燃料材料固结成具有表面的核燃料材料的体积，该固结核燃料材料包括多个颗粒，包含：
将核燃料材料挤压成固结固体自持体积的核燃料材料。
435.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
436.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
437.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
438.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
439.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
440.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种机械处理工艺。
441.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
442.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种孔隙度控制工艺。
443.如条款435所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种颗粒纹理控制工艺。
444.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
445.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
照射固结体积的核燃料材料。
446.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。
447.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选维度小于等于所选距离的特征长度。
448.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度。
449.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
450.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
451.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选统计分布。
452.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。
453.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
454.如条款453所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。
455.如条款453所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。
456.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
457.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。
458.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递。
459.如条款458所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成最大化一些颗粒中从颗粒内部到颗粒边界的热传递，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些颗粒中的颗粒内部中的热梯度基本上平行。
460.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平。
461.如条款460所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于所选水平所需的扩散水平，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结需要的浓度所需的扩散水平。
462.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
463.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
464.如条款413所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中该所选距离适合保持裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散，包含：
对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得一些颗粒沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些颗粒中的颗粒内部到至少一个颗粒边界的充分扩散。
465.如条款413所述的方法，进一步包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面。
466.如条款465所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有至少一条输送通道的边界网络，该输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。
467.如条款465所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有至少一条输送通道的边界网络，该输送通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中该输送通道与至少一个颗粒边界相交。
468.如条款465所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面。
469.如条款468所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻颗粒之间的区域来限定。
470.如条款468所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得具有多条互连通道的边界网络，该互连通道被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。
471.如条款465所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
472.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
473.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
474.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
475.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
476.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种机械处理工艺。
477.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
478.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。
479.如条款471所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种颗粒纹理控制工艺。
480.如条款465所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
481.如条款465所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
照射固结体积的核燃料材料。
482.如条款465所述的方法，其中所述对该固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理，以便获得边界网络，其被配置成将裂变产物从一些颗粒的至少一个颗粒边界输送到核燃料材料的固结体积的表面，包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。
483.一种制备核燃料的方法，包含：
提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散；
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点；以及
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积。
484.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内的集结。
485.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内一个或多个核燃料单元的集结。
486.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。
487.如条款486所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。
488.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。
489.如条款488所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括金属性材料，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。
490.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子沿着一些核燃料单元的一个或多个自由表面分散。
491.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子具有几何形状。
492.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。
493.如条款483所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在多个核燃料单元内。
494.如条款493所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在多个分散剂粒子内。
495.如条款493所述的方法，其中所述使多个分散剂粒子分散在该核燃料材料内，其中使多个分散剂粒子在固体体积形成过程之前分散在核燃料材料内，包含：
使多个分散剂粒子分散在该多个核燃料单元内，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在多个核燃料单元内。
496.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
497.如条款496所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
498.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种冷加工工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
499.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种退火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
500.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种正火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
501.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种回火工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
502.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种化学处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
503.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种机械处理工艺，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度。
504.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种孔隙度控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选孔隙度。
505.如条款497所述的方法，其中所述对多个核燃料单元实施一种或多种材料处理技术，以便在多个核燃料单元的一些中获得沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，包含：
对多个核燃料单元执行一种或多种颗粒纹理控制工艺，以便在多个核燃料单元的一些中达到所选颗粒纹理。
506.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
照射多个核燃料单元。
507.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的特征长度。
508.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的特征长度。
509.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选维度小于等于所选距离的平均特征长度。
510.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得一些核燃料单元沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
511.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元中特征长度的所选统计分布。
512.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得特征长度的所选一组统计分布。
513.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数。
514.如条款513所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作温度的函数。
515.如条款513所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的工作条件的函数，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的温度诱发压强的函数。
516.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的化学成分的函数。
517.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离是核燃料材料的裂变产物产生率的函数。
518.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
519.如条款518所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本上平行。
520.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的。
521.如条款520所述的方法，其中所述对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于所选水平所需的，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持多个核燃料单元中的扩散水平，其是保持核燃料材料的体积内的裂变产物浓度在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的。
522.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持气态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
523.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持液态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
524.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
对多个核燃料单元进行一种或多种处理，以便获得多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，其中所选距离适合保持固态裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到核燃料单元的至少一个自由表面的充分扩散。
525.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些具有包括与核燃料单元的内部不同的材料的界面层。
526.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括两个或更多个颗粒。
527.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括多条通道，其被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
528.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括陶瓷核燃料材料。
529.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括金属、金属合金或金属间核燃料材料的至少一种。
530.如条款483所述的方法，其中所述提供多个核燃料单元，该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，包含：
提供多个核燃料单元，其中多个核燃料单元的一些包括铀同位素、钚同位素或钍同位素的至少一种。
531.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
532.如条款531所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定的至少一条输送通道。
533.如条款531所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括与至少一个自由表面相交的至少一条输送通道。
534.如条款531所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
535.如条款534所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域来限定。
536.如条款534所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条互连输送通道的至少一条通过一个或多个空隙区域来限定。
537.如条款531所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
538.如条款537所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连输送通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，包含：
将多个核燃料单元固结成具有边界网络的核燃料材料的体积，该边界网络被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中该边界网络包括多条非互连通道，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面，其中多条非互连输送通道的至少一条通过相邻并且基本上平行或同心的核燃料单元的表面之间的区域来限定。
539.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料被固结成等于或低于理论密度的密度。
540.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积，其中核燃料材料包含在几何保持容器中。
541.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元固结成具有表面的自持体积的核燃料材料。
542.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元压实成具有表面的核燃料材料的体积。
543.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元烧结成具有表面的核燃料材料的体积。
544.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元铸造成具有表面的核燃料材料的体积。
545.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元挤压成具有表面的核燃料材料的体积。
546.如条款483所述的方法，其中所述将多个核燃料单元固结成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积。
547.如条款546所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个线性核燃料单元编织成具有表面的固体体积的核燃料材料。
548.如条款546所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元卷轧成具有表面的固体体积的核燃料材料。
549.如条款546所述的方法，其中所述将多个核燃料单元机械排列成具有表面的核燃料材料的体积包含：
将多个平面核燃料单元堆叠成具有表面的固体体积的核燃料材料。
550.如条款483所述的方法，进一步包含：
对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理。
551.如条款550所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术。
552.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
冷加工固结体积的核燃料材料。
553.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
退火固结体积的核燃料材料。
554.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
熔化固结体积的核燃料材料的一部分。
555.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
正火固结体积的核燃料材料。
556.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
回火固结体积的核燃料材料。
557.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
化学处理固结体积的核燃料材料。
558.如条款551所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料实施一种或多种材料处理技术包含：
对固结体积的核燃料材料执行一种或多种孔隙度控制工艺。
559.如条款550所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
将固结体积的核燃料材料引入提高的温度环境中。
560.如条款550所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
照射固结体积的核燃料材料。
561.如条款550所述的方法，其中所述对固结体积的核燃料材料进行一种或多种处理包含：
利用固结体积的核燃料材料执行裂变过程。

Claims (48)

1.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括金属，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，
该多个核燃料单元被固结成所选密度。
2.如权利要求1所述的核燃料，其中该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
3.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，该核燃料单元包括陶瓷材料，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，
该多个核燃料单元被固结成所选密度，
该核燃料材料包括边界网络，其被配置成将裂变产物从一些核燃料单元的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
4.如权利要求3所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括氧化物、混合氧化物、氮化物或碳化物核燃料材料的至少一种。
5.一种核燃料，包含：
由表面限定的核燃料材料的体积，
该核燃料材料包括多个核燃料单元，
该多个核燃料单元的一些具有沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度，该所选距离适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散，以及
多个分散剂粒子，分散在核燃料材料的该体积内，其中一些分散剂粒子被配置成在核燃料材料内建立优选裂变产物据点。
6.如权利要求5所述的核燃料，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内的集结。
7.如权利要求6所述的核燃料，其中一些分散剂粒子被配置成禁止核燃料材料内的一个或多个核燃料单元的集结。
8.如权利要求5所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括陶瓷材料。
9.如权利要求8所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括氧化物材料、氮化物材料或碳化物材料的至少一种。
10.如权利要求5所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括金属性材料。
11.如权利要求10所述的核燃料，其中一些分散剂粒子包括金属材料、金属合金材料或金属间材料的至少一种。
12.如权利要求5所述的核燃料，其中一些分散剂粒子沿着一些核燃料单元的一个或多个自由表面分散。
13.如权利要求5所述的核燃料，其中一些分散剂粒子具有几何形状。
14.如权利要求5所述的核燃料，其中多个分散剂粒子被安排成在固结体积的核燃料材料内形成低密度几何结构。
15.如权利要求5所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的固体体积形成过程之前分散在多个核燃料单元内。
16.如权利要求15所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的烧结工艺之前分散在多个核燃料单元内。
17.如权利要求15所述的核燃料，其中使多个分散剂粒子在核燃料材料的铸造工艺之前分散在多个核燃料单元内。
18.如权利要求1或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括金属核燃料、金属合金核燃料或金属间核燃料的至少一种。
19.如权利要求5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包括陶瓷核燃料材料。
20.如权利要求5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
颗粒。
21.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含粒子、线性单元或平面单元的至少一种。
22.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中一些核燃料单元包含：
三维几何形状的核燃料单元。
23.如权利要求22所述的核燃料，其中几何形状的核燃料单元包含：
规则形状的核燃料单元，并且规则形状的核燃料单元包含球形单元、圆柱单元、椭球单元、环形单元或长菱形单元的至少一种。
24.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含两个或更多个颗粒。
25.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由材料处理技术获得。
26.如权利要求25所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由冷加工工艺、退火工艺、正火工艺、回火工艺、机械工艺或化学处理工艺的至少一种获得。
27.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由提高的温度环境获得。
28.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分经由照射获得。
29.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程之前获得。
30.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度小于等于所选距离的特征长度至少部分在核燃料材料中的裂变反应过程期间获得。
31.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中一些核燃料单元具有所选颗粒纹理，其中该颗粒纹理经由颗粒纹理控制工艺来控制。
32.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选维度的特征长度。
33.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些沿着至少一个维度的特征长度包含：
多个核燃料单元的一些沿着所选方向的特征长度。
34.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些具有沿着所选方向小于等于所选距离的平均特征长度。
35.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的至少一部分具有特征长度的所选统计分布。
36.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成使一些核燃料单元中从核燃料单元内部到核燃料单元的自由表面的热传递最大。
37.如权利要求36所述的核燃料，其中至少一个维度被选择成与一些核燃料单元中的核燃料单元内部中的热梯度基本平行。
38.如权利要求37所述的核燃料，其中适合保持裂变产物从一些核燃料单元中的核燃料单元内部到至少一个自由表面的充分扩散的所选距离包含：
适合保持将核燃料材料的体积内的裂变产物浓度保持在或低于裂变产物的集结所需的浓度所需的扩散水平的所选距离。
39.如权利要求2、3或5所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包括至少一条输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
40.如权利要求39所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
41.如权利要求39所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的至少一条输送通道，与核燃料单元的至少一个自由表面相交。
42.如权利要求2、3或5所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
43.如权利要求42所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过两个或更多个相邻核燃料单元之间的区域限定。
44.如权利要求42所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条互连输送通道的至少一条，通过一个或多个空隙区域限定。
45.如权利要求2、3或5所述的核燃料，其中核燃料材料的边界网络包含：
多条非互连输送通道，其被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面。
46.如权利要求45所述的核燃料，其中被安排成将裂变产物从多个核燃料单元的至少一个的至少一个自由表面输送到核燃料材料的体积的表面的多条非互连输送通道的至少一条，通过相邻和基本平行的核燃料单元的表面之间的区域限定。
47.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有界面层的核燃料单元，其中该界面层包括与核燃料单元内部的材料不同的材料。
48.如权利要求1、3或5所述的核燃料，其中多个核燃料单元的一些包含：
具有多条通道的核燃料单元，该通道被配置成将裂变产物从核燃料单元内部的至少一部分输送到核燃料单元的至少一个自由表面。
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