JP2016502115A - 核燃料要素 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2012年12月28日に出願された米国仮出願61/747,073号と、2013年3月11日に出願された米国通常出願13/794,633号との利益を主張する。これらの出願は、参照によりその全体が本願明細書に組み込まれる。
本特許出願は、燃料要素と、これに関する方法とに関する。
実施形態の開示内容は、燃料要素と、燃料導管と、燃料集合体と、これらを製造するおよび用いる方法とを含む。
図面は、主に、例を示す目的のものであるとともに、本願明細書に記載された発明内容の技術的範囲の制限を意図されていないと、当業者は理解するだろう。また、図面は、拡大縮小を必要とするわけではない。そして、いくつかの例では、さまざまな特徴の理解を容易とするために、本願明細書に開示される発明内容のいろいろな態様が、図面中で誇張されまたは拡大され示され得る。図面中では、同様の参照記号は、同様の特徴(例えば、機能的に同様のおよび/または構造的に同様の要素)におおむね関する。
(序論)
後述する発明の詳細な説明において、添付の図面に言及している。これらの図面は、本願明細書の一部を構成する。図面において、文脈上そうでないことが明らかでないかぎり、同様のまたは同一の記号を異なる図面で用いることは、基本的に同様のまたは同一の事項を意味する。
概括すれば、一実施形態の物品は、環状の核燃料と、上記環状の核燃料の外側に配されたライナーと、上記ライナーの外側に配された被覆層とを備える。上記ライナーは、上記核燃料のとなりに配され、かつ、第一の材料を含む第一の領域と、上記被覆層のとなりに配された第二の領域であり、かつ、上記第一の材料とは異なる第二の材料を含む第二の領域とを含む。
図1aは、一実施形態における核燃料集合体10を部分的に示す図である。燃料集合体は、核分裂性の核燃料集合体または核分裂性物質に変換できる(fertile)核燃料集合体であってよい。集合体は、燃料要素(または「燃料棒」もしくは「燃料ピン」)11を含んでよい。図1bは、一実施形態における燃料要素11を部分的に示す図である。本実施形態に示されるように、燃料要素は、被覆材料13と、燃料14と、場合により少なくとも一つの間隙15とを備えてよい。
「燃料要素」は、例えば図1a・図1bに示される要素10であり、発電炉の燃料集合体の中にある。「燃料要素」は、一般的に円柱の棒の形状をとってよい。燃料要素は、発電炉の一部であってよい。発電炉は、原子力発電所の一部である。本願の燃料要素は、長さと直径とについて任意の適切な寸法を有してよい。図2a・図2bは、異なる外観の燃料要素の模式図を示す。燃料要素は、被覆層21と、被覆層の内側に配された燃料22とを備えてよい。原子炉の場合には、燃料は、核燃料を含んでよい(または、核燃料であってよい)。一実施形態では、核燃料は、環状の核燃料であってよい。図2a・図2bに示されるように、一実施形態では、燃料要素は、核燃料22と被覆層21との間に配されたライナー23を備えてよい。ライナーは、多段の層を含んでよい(例えば、231および232)。
本願明細書に記載された燃料要素は、核燃料の間に少なくとも一つのセパレーターをさらに備えてよい。例えば、一実施形態では、燃料要素は、第一の端部および第二の端部を有する第一の核燃料と、第一の端部および第二の端部を有する第二の核燃料と、第一および第二の核燃料の少なくとも一方の外側に配された被覆層と、第一および第二の核燃料の一方の第一の端部と第一および第二の核燃料の他方の第二の端部との間に配されたセパレーターとを備える。セパレーターは、第一および第二の燃料要素の一方の第一の端部に接する第一の領域と、第一および第二の燃料要素の他方の第二の端部に接する第二の領域とを含んでよい。燃料要素は、本願明細書に記載されたもののいずれであってもよい。一実施形態では、セパレーターは、第一および第二の燃料要素の一方の第一の端部と、第一および第二の燃料要素の他方の第二の端部との間に配されてよい。
本願明細書に記載された、燃料要素と、燃料要素を含む燃料集合体とは、さまざまな技術により製造され得る。図6aは、一実施形態における、燃料要素である物品を製造する方法を示す。この方法は、核燃料と被覆層とを設けるステップ(ステップ601)と、環状の核燃料に接するように、環状の核燃料の外側に第一の層を配するステップ(ステップ602)と、被覆層に接するように、被覆層の内側にライナーの第二の層を配するステップ(ステップ603)とを含んでよい。一実施形態では、第二の層は、第一の層の一面に配されてよい。配するステップは、メッキ(例えば電気メッキ)するステップ・蒸着(例えば物理もしくは化学蒸着)するステップ・またはその他の好適な手段を含んでよい。例えば、電解被覆を用いてよい。
上述の、本願明細書に記載された燃料集合体は、電力またはエネルギー生成機の一部であってよい。この生成機は、発電所の一部であってよい。燃料集合体は、核燃料集合体であってよい。一実施形態では、燃料集合体は、上述のような、燃料と、複数の燃料要素と、複数の燃料ダクトとを備える。燃料ダクトは、その中に配された複数の燃料要素を備える。
環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層と、
を備え、
上記ライナーは、
上記核燃料のとなりに配され、かつ、第一の材料を含む第一の領域と、
上記被覆層のとなりに配された第二の領域であり、かつ、上記第一の材料とは異なる第二の材料を含む第二の領域と、
を含むことを特徴とする物品。
上記第一の材料は、上記第一の材料と上記環状の核燃料との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする項目1に記載の物品。
上記第一の材料と、上記第二の材料とは、上記第一の材料と上記第二の材料との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする項目1に記載の物品。
上記第二の材料は、上記第二の材料と上記被覆層との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする項目1に記載の物品。
上記核燃料は、U・Th・Am・Np・Puから選ばれる少なくとも一つの燃料を含むことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記核燃料は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの耐火物を含むことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記被覆層は、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記被覆層は、鋼鉄を含み、
上記鋼鉄の実質的にすべての部分は、マルテンサイト相・フェライト相・オーステナイト相から選ばれる少なくとも一つの相をもつ、
ことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記被覆層は、マルテンサイト鋼・フェライト鋼・オーステナイト鋼・酸化物分散鋼・T91鋼・T92鋼・HT9鋼・316鋼・304鋼から選ばれる少なくとも一つの鋼鉄を含むことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記核燃料と、上記ライナーと、上記被覆層とは、機械的に接合されていることを特徴とする項目1に記載の物品。
上記ライナーの上記第一の領域は、第一の層に配され、
応期ライナーの上記第二の領域は、第二の層に配される、
ことを特徴とする項目1に記載の物品。
上記第一の層と、上記第二の層とは、機械的に接合されていることを特徴とする項目11に記載の物品。
上記第一の材料および上記第二の材料の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目2に記載の物品。
上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする項目1に記載の物品。
項目1に記載の上記物品を備えることを特徴とする発電炉。
環状の核燃料と、
上記核燃料の外側に配されたライナーであり、かつ、上記核燃料に接する第一の層、および第二の層を含むライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層であり、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含み、かつ、上記ライナーの上記第二の層に接する被覆層と、
を備えることを特徴とする核燃料要素。
上記核燃料は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの耐火物を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記被覆層は、Cr・C・Mo・Ni・Mn・V・W・Si・Cu・N・S・Pから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記被覆層は、マルテンサイト鋼・フェライト鋼・オーステナイト鋼・酸化物分散鋼・T91鋼・T92鋼・HT9鋼・316鋼・304鋼から選ばれる少なくとも一つの鋼鉄を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第二の層は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層の厚さは、約20マイクロメートルであることを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第二の層の厚さは、約10マイクロメートルであることを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
(i)上記核燃料および上記第一の層と(ii)上記被覆層および上記第二の層と、の少なくとも一方について両者間には、室温以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
(i)上記核燃料および上記第一の層と(ii)上記被覆層および上記第二の層と、の少なくとも一方について両者間には、約95℃以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層と上記第二の層との間には、350℃以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層と上記第二の層との間には、原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層と上記第二の層との間に配され、かつ、厚さが約2マイクロメートルから約5マイクロメートルの範囲以下である転移層をさらに備えることを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層には、上記被覆層から拡散された元素の原子が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第二の層には、上記核燃料から拡散された元素の原子が実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記第一の層と、上記第二の層とは、異なる材料を含むことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
上記核燃料と上記被覆層との間には、ナトリウムが実質的にないことを特徴とする項目16に記載の核燃料要素。
項目16に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
項目16に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電所。
第一の端部および第二の端部を有する第一の核燃料と、
第一の端部および第二の端部を有する第二の核燃料と、
上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の外側に配された被覆層と、
上記第一および第二の核燃料の一方の第一の端部と上記第一および第二の核燃料の他方の第二の端部との間に配されたセパレーターと、
を備え、
上記セパレーターは、
上記第一および第二の燃料要素の一方の上記第一の端部に接する第一の領域と、
上記第一および第二の燃料要素の他方の上記第二の端部に接する第二の領域と、
を含むことを特徴とする核燃料要素。
上記セパレーターは、上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の軸方向の膨張を緩和するようになされていることを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
上記核燃料要素の底面の近くに配された第二のセパレーターをさらに備えることを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
上記第一の領域および第二の領域の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
上記セパレーターは、上記第一の核燃料の上記第一の端部と上記第二の核燃料の上記第二の端部との少なくとも一方で、上記核燃料と上記被覆層との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
上記セパレーターは、少なくとも、
上記第一の領域を含む第一のセパレーター層と、
上記第二の領域を含む第二のセパレーター層と、
を含むことを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の一面に配されたライナーをさらに備え、
上記ライナーは、少なくとも、
上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方に接するようになされた第一の層と、
上記被覆層に接するようになされた第二の層と、
を含むことを特徴とする項目36に記載の核燃料要素。
項目36に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
項目36に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電所。
核燃料集合体を製造する方法であって、
環状の核燃料および上記核燃料の外側に配された被覆層を設けるステップと、
上記核燃料に接するように、上記核燃料の外側にライナーの第一の層を配するステップと、
上記被覆層に接するように、上記被覆層の内側に上記ライナーの第二の層を配するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
上記核燃料・上記ライナー・上記被覆層の少なくとも二つをスエージ加工するステップをさらに含むことを特徴とする項目45に記載の方法。
鋳造・押し出し加工・ピルガーリング(pilgering)・チューブ溶接(tube welding)・シームレス溶接(seamless-welding)から選ばれる少なくとも一つの加工を上記核燃料に行うステップをさらに含むことを特徴とする項目45に記載の方法。
上記核燃料が少なくともβ転移する温度(beta-transition temperature)である第一の温度まで上記核燃料を加熱するステップと、
等軸晶の形成を促進する条件のもとで上記第一の温度よりも低い第二の温度まで上記核燃料を冷却するステップと、
をさらに含むことを特徴とする項目45に記載の方法。
上記第一の層を配するステップおよび上記第二の層を配するステップの少なくとも一方は、蒸着および電解被覆の少なくとも一方を含むことを特徴とする項目45に記載の方法。
上記第一の層と上記第二の層とを接合するステップをさらに含むことを特徴とする項目45に記載の方法。
燃料集合体を用いる方法であって、
複数の燃料要素を備える燃料集合体を設けるステップを含み、
上記燃料要素は、
環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層と、
を備え、
上記ライナーは、
上記核燃料のとなりに配され、かつ、第一の材料を含む第一の領域と、
上記被覆層のとなりに配された第二の領域であり、かつ、上記第一の材料とは異なる第二の材料を含む第二の領域と、
を含み、
上記燃料集合体を用いエネルギーを生成するステップと、
(i)第一の材料および第二の材料と(ii)上記第一の材料および上記核燃料と(iii)上記第二の材料および上記被覆層と、の少なくとも一つについて両者間の、原子間の拡散を緩和するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
上記ライナーは、
上記第一の領域を含む第一のライナー層と、
上記第二の領域を含む第二のライナー層と、
を少なくとも含むことを特徴とする項目51に記載の方法。
上記生成するステップは、少なくとも300℃の温度で実行されることを特徴とする項目51に記載の方法。
上記生成するステップの後に、
上記第一の領域には、上記被覆層に由来する元素が実質的になく、
上記第二の領域には、上記核燃料に由来する元素が実質的にない、
ことを特徴とする項目51に記載の方法。
上記燃料要素の少なくとも一つの、上記核燃料と上記被覆層との間には、ナトリウムが実質的にないことを特徴とする項目51に記載の方法。
環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーであり、かつ、上記核燃料に接する第一の層、および第二の層を含むライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層であり、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含み、かつ、上記ライナーの上記第二の層に接する被覆層と、
上記第一の層と上記第二の層との間に配され、かつ、厚さが約2マイクロメートルから約5マイクロメートルの範囲以下である転移層と、
を備えることを特徴とする核燃料要素。
上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする項目56に記載の核燃料要素。
上記第一の層および上記第二の層の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする項目56に記載の核燃料要素。
上記被覆層は、鋼鉄を含み、
上記鋼鉄の実質的にすべての部分は、マルテンサイト相・フェライト相・オーステナイト相から選ばれる少なくとも一つの相をもつ、
ことを特徴とする項目56に記載の核燃料要素。
項目56に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
Claims (60)
- 環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層と、
を備え、
上記ライナーは、
上記核燃料のとなりに配され、かつ、第一の材料を含む第一の領域と、
上記被覆層のとなりに配された第二の領域であり、かつ、上記第一の材料とは異なる第二の材料を含む第二の領域と、
を含むことを特徴とする物品。 - 上記第一の材料は、上記第一の材料と上記環状の核燃料との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記第一の材料と、上記第二の材料とは、上記第一の材料と上記第二の材料との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記第二の材料は、上記第二の材料と上記被覆層との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記核燃料は、U・Th・Am・Np・Puから選ばれる少なくとも一つの燃料を含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記核燃料は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの耐火物を含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記被覆層は、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記被覆層は、鋼鉄を含み、
上記鋼鉄の実質的にすべての部分は、マルテンサイト相・フェライト相・オーステナイト相から選ばれる少なくとも一つの相をもつ、
ことを特徴とする請求項1に記載の物品。 - 上記被覆層は、マルテンサイト鋼・フェライト鋼・オーステナイト鋼・酸化物分散鋼・T91鋼・T92鋼・HT9鋼・316鋼・304鋼から選ばれる少なくとも一つの鋼鉄を含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記核燃料と、上記ライナーと、上記被覆層とは、機械的に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 上記ライナーの上記第一の領域は、第一の層に配され、
応期ライナーの上記第二の領域は、第二の層に配される、
ことを特徴とする請求項1に記載の物品。 - 上記第一の層と、上記第二の層とは、機械的に接合されていることを特徴とする請求項11に記載の物品。
- 上記第一の材料および上記第二の材料の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項2に記載の物品。
- 上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
- 請求項1に記載の上記物品を備えることを特徴とする発電炉。
- 環状の核燃料と、
上記核燃料の外側に配されたライナーであり、かつ、上記核燃料に接する第一の層、および第二の層を含むライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層であり、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含み、かつ、上記ライナーの上記第二の層に接する被覆層と、
を備えることを特徴とする核燃料要素。 - 上記核燃料は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの耐火物を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記被覆層は、Cr・C・Mo・Ni・Mn・V・W・Si・Cu・N・S・Pから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記被覆層は、マルテンサイト鋼・フェライト鋼・オーステナイト鋼・酸化物分散鋼・T91鋼・T92鋼・HT9鋼・316鋼・304鋼から選ばれる少なくとも一つの鋼鉄を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第二の層は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層の厚さは、約20マイクロメートルであることを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第二の層の厚さは、約10マイクロメートルであることを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- (i)上記核燃料および上記第一の層と(ii)上記被覆層および上記第二の層と、の少なくとも一方について両者間には、室温以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- (i)上記核燃料および上記第一の層と(ii)上記被覆層および上記第二の層と、の少なくとも一方について両者間には、約95℃以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層と上記第二の層との間には、350℃以上の温度で原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層と上記第二の層との間には、原子間の拡散が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層と上記第二の層との間に配され、かつ、厚さが約2マイクロメートルから約5マイクロメートルの範囲以下である転移層をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層には、上記被覆層から拡散された元素の原子が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第二の層には、上記核燃料から拡散された元素の原子が実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層と、上記第二の層とは、異なる材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 上記核燃料と上記被覆層との間には、ナトリウムが実質的にないことを特徴とする請求項16に記載の核燃料要素。
- 請求項16に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
- 請求項16に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電所。
- 第一の端部および第二の端部を有する第一の核燃料と、
第一の端部および第二の端部を有する第二の核燃料と、
上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の外側に配された被覆層と、
上記第一および第二の核燃料の一方の第一の端部と上記第一および第二の核燃料の他方の第二の端部との間に配されたセパレーターと、
を備え、
上記セパレーターは、
上記第一および第二の燃料要素の一方の上記第一の端部に接する第一の領域と、
上記第一および第二の燃料要素の他方の上記第二の端部に接する第二の領域と、
を含むことを特徴とする核燃料要素。 - 上記セパレーターは、上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の軸方向の膨張を緩和するようになされていることを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。
- 上記核燃料要素の底面の近くに配された第二のセパレーターをさらに備えることを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。
- 上記第一の領域および第二の領域の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。
- 上記セパレーターは、上記第一の核燃料の上記第一の端部と上記第二の核燃料の上記第二の端部との少なくとも一方で、上記核燃料と上記被覆層との間の、原子間の拡散を緩和するようになされていることを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。
- 上記セパレーターは、少なくとも、
上記第一の領域を含む第一のセパレーター層と、
上記第二の領域を含む第二のセパレーター層と、
を含むことを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。 - 上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方の一面に配されたライナーをさらに備え、
上記ライナーは、少なくとも、
上記第一および第二の核燃料の少なくとも一方に接するようになされた第一の層と、
上記被覆層に接するようになされた第二の層と、
を含むことを特徴とする請求項36に記載の核燃料要素。 - 請求項36に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
- 請求項36に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電所。
- 核燃料集合体を製造する方法であって、
環状の核燃料および上記核燃料の外側に配された被覆層を設けるステップと、
上記核燃料に接するように、上記核燃料の外側にライナーの第一の層を配するステップと、
上記被覆層に接するように、上記被覆層の内側に上記ライナーの第二の層を配するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 上記核燃料・上記ライナー・上記被覆層の少なくとも二つをスエージ加工するステップをさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 鋳造・押し出し加工・ピルガーリング(pilgering)・チューブ溶接(tube welding)・シームレス溶接(seamless-welding)から選ばれる少なくとも一つの加工を上記核燃料に行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 上記核燃料が少なくともβ転移する温度(beta-transition temperature)である第一の温度まで上記核燃料を加熱するステップと、
等軸晶の形成を促進する条件のもとで上記第一の温度よりも低い第二の温度まで上記核燃料を冷却するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。 - 上記第一の層を配するステップおよび上記第二の層を配するステップの少なくとも一方は、蒸着および電解被覆の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 上記第一の層と上記第二の層とを接合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 燃料集合体を用いる方法であって、
複数の燃料要素を備える燃料集合体を設けるステップを含み、
上記燃料要素は、
環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層と、
を備え、
上記ライナーは、
上記核燃料のとなりに配され、かつ、第一の材料を含む第一の領域と、
上記被覆層のとなりに配された第二の領域であり、かつ、上記第一の材料とは異なる第二の材料を含む第二の領域と、
を含み、
上記燃料集合体を用いエネルギーを生成するステップと、
(i)第一の材料および第二の材料と(ii)上記第一の材料および上記核燃料と(iii)上記第二の材料および上記被覆層と、の少なくとも一つについて両者間の、原子間の拡散を緩和するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。 - 上記ライナーは、
上記第一の領域を含む第一のライナー層と、
上記第二の領域を含む第二のライナー層と、
を少なくとも含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。 - 上記生成するステップは、少なくとも300℃の温度で実行されることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 上記生成するステップの後に、
上記第一の領域には、上記被覆層に由来する元素が実質的になく、
上記第二の領域には、上記核燃料に由来する元素が実質的にない、
ことを特徴とする請求項51に記載の方法。 - 上記燃料要素の少なくとも一つの、上記核燃料と上記被覆層との間には、ナトリウムが実質的にないことを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 環状の核燃料と、
上記環状の核燃料の外側に配されたライナーであり、かつ、上記核燃料に接する第一の層、および第二の層を含むライナーと、
上記ライナーの外側に配された被覆層であり、金属・合金・セラミックから選ばれる少なくとも一つの材料を含み、かつ、上記ライナーの上記第二の層に接する被覆層と、
上記第一の層と上記第二の層との間に配され、かつ、厚さが約2マイクロメートルから約5マイクロメートルの範囲以下である転移層と、
を備えることを特徴とする核燃料要素。 - 上記核燃料は、少なくとも90重量パーセントのUを含むことを特徴とする請求項56に記載の核燃料要素。
- 上記第一の層および上記第二の層の少なくとも一方は、Nb・Mo・Ta・W・Re・Zr・V・Ti・Cr・Ru・Rh・Os・Ir・Nd・Hfから選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項56に記載の核燃料要素。
- 上記被覆層は、鋼鉄を含み、
上記鋼鉄の実質的にすべての部分は、マルテンサイト相・フェライト相・オーステナイト相から選ばれる少なくとも一つの相をもつ、
ことを特徴とする請求項56に記載の核燃料要素。 - 請求項56に記載の上記核燃料要素を備えることを特徴とする発電炉。
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