KR102038154B1 - 핵연료 및 그 제조 방법 - Google Patents

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로데릭 에이 하이드
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션 엠 맥디비트
조슈아 씨 월터
스티브 알 케컨달
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Abstract

핵연료는 표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고, 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하며, 상기 복수 개의 그레인의 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 상기 핵연료 물질은 핵분열 생성물을 그레인들 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함한다.

Description

핵연료 및 그 제조 방법{NUCLEAR FUEL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 개시는 전체적으로 핵연료 및 핵연료의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내팽윤성 핵연료 및 내팽윤성 핵연료의 제조 방법에 관한 것이다.
한가지 양태에 있어서, 핵연료는, 제한하지 않지만, 표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고, 상기 핵연료 물질은 복수 개의 그레인(grain)을 포함하며, 상기 복수 개의 그레인의 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 상기 핵연료 물질은 핵분열 생성물을 그레인들 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료는, 제한하지 않지만, 표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고, 상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며, 상기 핵연료 원소는 금속을 포함하고, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 상기 복수 개의 핵연료 원소는 선택된 밀도로 고형화된다.
다른 양태에 있어서, 핵연료는, 제한하지 않지만, 표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고, 상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며, 상기 핵연료 원소는 세라믹 물질을 포함하고, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 상기 복수 개의 핵연료 원소는 선택된 밀도로 고형화되고, 상기 핵연료 물질은 상기 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료는, 제한하지 않지만, 표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고, 상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 물질의 용적 내에 복수 개의 분산제 입자가 분산되고, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성된다.
한가지 양태에 있어서, 핵연료의 제조 방법은, 제한하지 않지만,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계; 및 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료의 제조 방법은, 제한하지 않지만, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계; 및 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료의 제조 방법은, 제한하지 않지만, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계; 및
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는, 단계를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료의 제조 방법은, 제한하지 않지만, 핵연료 물질을 제공하는 단계; 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계; 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계; 및 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 핵연료의 제조 방법은, 제한하지 않지만, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계; 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계; 및 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함한다.
전술한 내용 외에, 본 개시의 텍스트(예컨대, 청구범위 및/또는 상세한 설명) 등의 교시에서 다양한 기타 핵연료 및/또는 방법 양태가 기술되고 설명된다.
전술한 내용은 요약이고, 이에 따라 간소화, 일반화, 포괄, 및/또는 상세의 생략을 포함할 수 있다. 따라서, 당업자라면, 상기 요약이 단지 예시적이고 어떠한 방식으로든 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 알 것이다. 본 명세서에 설명되는 장치 및/또는 프로세스 및/또는 다른 주제의 다른 양태, 특징 및 이점이 본 명세서에 기술되는 교시에서 명백해질 것이다.
도 1a는 핵연료를 예시하는 개략도이고;
도 1b는 핵연료의 한쌍의 인접한 그레인들을 예시하는 개략도이며;
도 1c는 핵분열 생성물의 타입을 예시하는 블럭도이고;
도 1d는 핵연료에서 실행하기에 적절한 핵분열 물질의 타입을 예시하는 블럭도이며;
도 1e는 핵연료에서 실행하기에 적절한 핵연료 물질의 타입을 예시하는 블럭도이고;
도 1f는 핵연료의 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이며;
도 1g는 핵연료의 변형된 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이고;
도 1h는 핵연료의 변형된 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이며;
도 1i는 핵연료의 경계 네트워크에서 개방 기포 형성 프로세스를 예시하는 개략도이고;
도 1j는 핵연료의 그레인 상의 계면층을 예시하는 개략도이며;
도 2a는 핵연료를 예시하는 개략도이고;
도 2b는 핵연료를 예시하는 개략도이며;
도 2c는 핵연료의 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이고;
도 2d는 핵연료의 변형된 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이며;
도 2e는 핵연료의 변형된 그레인을 예시하는 이상적인 개략도이고;
도 2f는 핵연료의 핵연료 요소들의 2개 이상의 그레인을 예시하는 개략도이며;
도 2g는 핵연료의 핵연료 요소 상에 계면층을 예시하는 개략도이며;
도 2h는 기계적 처리를 통해 형성된 핵연료를 예시하는 개략도이고;
도 2i는 기계적 처리를 통해 형성된 핵연료를 예시하는 개략도이며;
도 2j는 기계적 처리를 통해 형성된 핵연료를 예시하는 개략도이고;
도 3은 복수 개의 분산제 입자를 포함하는 핵연료를 예시하는 개략도이며;
도 4는 복수 개의 분산제 입자를 포함하는 핵연료를 예시하는 개략도이고;
도 5는 핵연료를 제조하는 방법의 고레벨 플루우차트이며;
도 6 내지 도 32는 도 5의 대안적인 실행을 나타내는 고레벨 플로우차트이고;
도 33은 핵연료를 제조하는 방법의 고레벨 플로우차트이며;
도 34 내지 도 63은 도 33의 대안적인 실행을 나타내는 고레벨 플로우차트이며;
도 64는 핵연료를 제조하는 방법의 고레벨 플로우차트이며;
도 65 내지 도 93은 도 64의 대안적인 실행을 나타내는 고레벨 플로우차트이며;
도 94는 핵연료를 제조하는 방법의 고레벨 플로우차트이며;
도 95 내지 도 132은 도 94의 대안적인 실행을 나타내는 고레벨 플로우차트이며;
도 133 내지 도 181은 도 94의 대안적인 실행을 나타내는 고레벨 플로우차트이다.
이하의 상세한 설명에서, 그 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서, 유사한 부호는 통상적으로 문맥이 달리 지시하지 않는다면 유사한 구성요소를 가리킨다. 상세한 설명, 도면, 및 청구범위에서 설명된 예시적인 실시예는 제한을 의미하지 않는다. 다른 실시예가 이용될 수 있고, 여기에 제공된 주제의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 다른 변경이 이루어질 수 있다.
도 1a 내지 도 4를 개괄적으로 참조하면, 핵연료 및 핵연료의 제조 방법이 설명되어 있다. 본 개시의 핵연료는 핵분열 반응 프로세스 중에 핵연료의 용적 내에 생성되는 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 가스(118), 핵분열 액체(119), 또는 핵분열 고체(120)]의 보다 효율적인 릴리스를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 핵분열 가스(118)의 효율적인 릴리스는 핵연료 용적 내에서 공극 구역의 성장 및 발달을 최소화시킬 수 있다. 압력이 공극 구역 내에서 생성됨에 따라, 합력이 핵연료를 "팽윤(swell)"시킬 수 있다. 핵연료가 팽윤됨에 따라, 핵연료 용적의 외표면이 힘을 주위의 클래딩(cladding)에 가할 수 있다. 더욱이, 팽윤 회피 외에, 핵분열 생성물(108)의 효율적인 릴리스는 또한 다양한 핵분열 생성물(108)에 의한 기생 중성자 캡처(capture) 및 핵연료로부터 남아 있는 붕괴열을 감소시킬 수 있다.
이하, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 핵연료(100) 및 핵연료의 제조 방법이 본 개시에 따라 설명된다. 핵연료(100)의 소정의 용적(102)은 하나 이상의 핵연료 물질들의 복수 개의 그레인(104)을 포함할 수 있다. 핵연료(100)의 하나 이상의 핵연료 물질은 핵연료 물질(100)의 그레인(104)이 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따라 특성 길이(106)를 갖도록 미세 구조적으로 구성될 수 있다. 이 거리는 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 기체 핵분열 생성물(118; 예컨대, 크립톤 또는 제논), 액체 핵분열 생성물(119; 예컨대, 액체 나트륨), 또는 고체 핵분열 생성물(120; 예컨대, 텔루르 또는 세슘) 등의 핵분열 생성물(108)의 확산의 적절한 레벨을 유지하는 데에 필요한 임계 거리를 기초로 하여 선택될 수 있다. 그레인 경계 영역과 소정의 그레인(104) 내의 그레인 내부(110)의 용적 간의 비율을 증가시킴으로써, 그레인 내부(110)로부터 핵분열 가스(118)의 확산 결과로서 그레인 경계(112)에 형성되는 핵분열 가스(118) 기포의 갯수가 증가할 수 있다는 것이 인지된다. 따라서, 핵연료 물질의 그레인(104)의 하나 이상의 치수(106; 예컨대 평균 크기)의 크기를 감소시켜 그레인 경계 영역과 그레인 내부 용적 간의 비율을 증가시킴으로써, 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 핵분열 가스(118), 또는 다른 핵분열 생성물(108)의 확산을 향상시킬 수 있다. 그렇게 하면, 그레인 경계(112)에서 핵분열 가스 핵생성의 가능성이 증가될 수 있는 동시에, 그레인 내부(110) 내측에서 핵분열 가스 핵생성의 가능성이 감소된다. 이 점에서, 하나 이상의 그레인(104)의 크기가 하나 이상의 치수에 있어서 감소되기 때문에, 원자로의 출력(즉, 원자로 코어의 플럭스)에 비례하여 생성되는 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 가스(118)]의 농도 구배가 증가된다. 증가된 핵분열 생성물 농도는 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104) 내에 최대 핵분열 생성물 농도 레벨을 조절하는 데에 일조한다. 또한, 핵연료(100)는 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 소정의 용적(102)의 외부 기하학적 표면(101)으로 핵분열 가스(118) 등의 핵분열 생성물(108)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(114)를 포함할 수 있다. 소정의 핵분열 가스(118) 기포가 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)에 대해 개방형 운송 경로(116)를 갖는다면, 핵분열 가스 기포(118)는 핵연료 물질 용적(102)으로부터 릴리스될 수 있다. 핵연료(100)의 전체 용적에 걸쳐서 핵분열 가스(118) 릴리스의 결집 효과는 원자로의 작동 세팅에서의 실행 시에 핵연료(118)의 팽윤을 감소시키거나 제거할 수 있다. 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 핵분열 가스 확산을 개선하는 것 외에, 감소된 크기의 그레인(104)의 구성은 또한 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 운송 경로(116)의 공간적 밀도를 증가시킴으로써, 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 소정의 핵분열 가스 기포의 운송 가능성을 증가시킨다. 본 발명의 한가지 양태에 있어서, 핵연료(100)에서 경계 네트워크(114) 및 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 필요한 그레인(104)의 하나 이상의 방향을 따른 특성 길이(106)(즉, 그레인 크기)를 달성하기 위하여 하나 이상의 프로세스가 이용될 수 있다. 본 개시의 문맥에서, "크기"라는 용어는 간결성 및 명확성을 기하기 위해 "하나 이상의 치수를 따른 특성 길이" 및 "하나 이상의 치수를 따른 크기"와 상호 교환 가능하게 사용된다.
이하, 도 1c를 참조하면, 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104)의 내부(110) 내측에 생성되는 핵분열 생성물(108)은 핵분열 가스(118), 액체 핵분열 생성물(119), 또는 고체 핵분열 생성물을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 핵분열 가스(108)가 핵연료의 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 적절하게 확산하는 데에 필요한 임계 레벨 미만의 그레인 크기(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 핵연료(100) 내에서 핵분열 프로세스 중에 생성되는 크립톤의 적절한 확산에 필요한 임계 크기보다 작은 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 다른 경우에, 핵연료(100)의 그레인(104)은 핵연료(100) 내에서 핵분열 프로세스 중에 생성되는 제논의 적절한 확산에 필요한 임계 크기보다 작은 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 우라늄의 핵분열 생성물인 제논의 경우, 핵연료(100)의 내부로부터 핵연료의 기하학적 표면(101)으로 가스의 효율적인 이송 수단을 제공하는 것이 특히 중요하다. 제논은 상당한 중성자 흡수기이고, 핵연료(100) 내에서 그 생성은 핵연료(100)에 상당히 부정적인 중성자 영향을 줄 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 고체 핵분열 생성물(120)이 핵연료의 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 적절하게 확산하는 데에 필요한 임계 레벨 미만의 그레인 크기(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 세슘이 핵연료의 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 적절하게 확산하는 데에 필요한 임계 레벨 미만의 그레인 크기(106)를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 액체 핵분열 생성물(119)이 핵연료의 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 적절하게 확산하는 데에 필요한 임계 레벨 미만의 그레인 크기(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 액체 금속이 핵연료의 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 적절하게 확산하는 데에 필요한 임계 레벨 미만의 그레인 크기(106)를 가질 수 있다.
이산화우라늄에서 핵분열 생성물의 확산은 S.G. Prussin 등의 "Release of fission products (Xe, I, Te, Cs, Mo, and Tc) from polycrystalline UO2"[Journal of nuclear materials, Vol. 154, Issue 1 pp. 25-37(1988)](본 명세서에 참조로 합체됨)에 개괄적으로 설명되어 있다. 토륨 금속에서 핵분열 생성물의 확산은 C.H. Fox Jr. 등의 "The diffusion of fission products in thorium metal"[Jounal of nuclear materials, Vol. 62, Issue 1 pp. 17-25(1976)](본 명세서에 참조로 합체됨)에 개괄적으로 설명되어 있다. 우라늄-플루토늄 혼합된 산화물 연료에서 기체 및 고체 핵분열 생성물의 이동은 L.C. Michels 등의 "In-pile migration of fission product inclusions in mixed-oxide fuels"[jounal of Applied Physics, Vol. 44, Issue 3 pp. 1003-1008(1973)](본 명세서에 참조로 합체됨)에 개괄적으로 설명되어 있다.
이하, 도 1d를 참조하면, 핵연료(100)는 임의의 공지된 핵 분열성 물질을 통합할 수 있다. 핵연료(100)는 제한하지 않지만 우라늄계 물질(121), 플루토늄계 물질(122), 또는 토륨계 물질(123)을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 235U를 함유할 수 있다. 다른 경우에, 본 발명의 핵연료(100)는 239Pu를 함유할 수 있다. 또한, 핵연료(100)는 제조 시에 바로 핵분열될 필요는 없다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 핵분열성이 아닌 232Th계 물질을 실행할 수 있다. 그러나, 토륨-232는 증식로(breeder reactor) 상황에서 실행될 수 있고, 232Th는 핵분열에 적절한 233U로 증식될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명의 핵연료(100)는 핵분열성 물질로 증식될 수 있는 비핵분열성 물질을 통합할 수 있다. 전술한 핵분열성 및 비핵분열성 물질은 제한으로서가 아니라, 본 발명의 핵연료(100)에서 추가 물질이 실행에 적절할 수 있다는 것이 예상되는 바와 같이 단순히 예시로서 해석되어야 한다.
이하, 도 1e를 참조하면, 핵연료(100)의 핵연료 물질은 제한하지 않지만 실질적으로 순수한 금속 핵연료 물질(125), 금속 합금 핵연료 물질(126), 또는 금속간 핵연료 물질(127) 등의 하나 이상의 금속 핵연료 물질(124)을 포함할 수 있다. 예컨대, 순수한 금속 핵연료 물질(124)은 제한하지 않지만 우라늄-235, 플루토늄-239, 또는 토륨-233을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 금속 합금 핵연료 물질(126)은 제한하지 않지만 우라늄-지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 우라늄-지르코늄-수소화물, 또는 우라늄 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 금속간 핵연료 물질(127)은 제한하지 않지만 UFe2 또는 UNi2를 포함할 수 있다. 본 발명의 핵연료(100)의 핵연료 물질에 포함하는 적절한 금속 핵연료 물질의 상기 리스트는 제한으로서 해석되지 않고 단순히 예시로서 해석되어야 한다는 것을 인지해야 한다.
다른 예에서, 핵연료(100)의 핵연료 물질은 제한하지 않지만 산화물 핵연료 물질(129), 질화물 핵연료 물질(131), 또는 탄화물 핵연료 물질(132) 등의 하나 이상의 세라믹 핵연료 물질(128)을 포함할 수 있다. 예컨대, 산화물계 핵연료 물질(129)은 제한하지 않지만 이산화우라늄(UO2), 이산화플루토늄(PuO2), 또는 이산화토륨(ThO2)을 포함할 수 있다. 더욱이, 산화물계 핵연료 물질(129)은 제한하지 않지만 PuO2와 열화(depleted) 또는 천연 UO2의 혼합물과 같은 혼합 산화물 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 질화물계 핵연료 물질(131)은 제한하지 않지만 우라늄-질화물 또는 플루토늄 질화물을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 탄화물계 핵연료 물질은 제한하지 않지만 우라늄 탄화물(132)을 포함할 수 있다. 본 발명의 핵연료(100)에 포함하는 적절한 세라믹 핵연료 물질의 상기 리스트는 제한으로서 해석되지 않고 단순히 예시로서 해석되어야 한다는 것을 인지해야 한다.
전술한 핵물질은 물질 "그레인"과 도 1a의 상황에서 그렇게 행해지지만, 이들 물질의 실행은 본 개시의 도 2a 내지 도 4에 설명된 것과 같은 다른 상황으로 연장될 수 있다는 것을 알아야 한다.
전술한 핵분열성 핵물질 외에, 본 발명의 핵연료(100)는 또한 제한하지 않지만 중성자 완화 물질 또는 중성자 반사 물질 등의 비핵분열성 물질의 부분을 포함할 수 있다. 일반적인 관점에서, 본 개시의 문맥에 있어서 "핵연료"라는 용어는 핵분열성 물질로 제한되지 않고 원자로 세팅에 있어서 연료원으로서 사용되는 물체 또는 물질의 전체 용적을 포괄할 수 있다. 따라서, "핵연료"라는 용어는 소정의 용적의 물질을 지칭하도록 사용될 수 있지만, 또한 연료 펠릿, 연료 페블(fuel pebble), 또는 연료봉 등의 원자로 세팅에서 실행되는 핵연료 물질의 실시예로 연장될 수 있다.
이하, 도 1f 내지 도 1h를 참조하면, 하나 이상의 그레인(104)의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)는 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104)의 모든 치수를 따른 특성 길이(106)를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 "a"에 의해 나타내는 "높이"와 "b"에 의해 나타내는 "폭"의 크기가 유사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 인자(예컨대, 응력 또는 열적 구배)에도 불구하고, 핵분열 생성물(108)은 그레인 내의 모든 방향을 따라 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)를 향해 효율적으로 확산될 수 있다. 이 문맥에서, 그레인 구조는 핵연료(100)의 그레인(106)의 "그레인 크기"를 특징으로 할 수 있다. "그레인 크기"는 적절한 확산이 하나 이상의 그레인(104)의 내부(110)로부터 하나 이상의 그레인(104)의 경계(112)를 향해 허용하기에 충분히 작도록 선택될 수 있다.
도 1g에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 그레인(104)의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)는 하나 이상의 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1g에 도시된 바와 같이, 핵연료(100) 내의 그레인(106)은 그레인(106)의 소정의 치수를 따른 선택된 특성 길이(106)를 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 세장형 그레인 구조를 갖는 그레인(104)에서, 그레인은 도 1g 에 치수 "a"로서 도시된 그레인(106)의 "얇은" 치수를 다른 선택된 특성 길이를 가질 수 있다. 다른 경우에, 세장형 그레인 구조를 갖는 그레인(106)에서, 그레인(104)은 도 1g의 치수 "b"로서 도시된 그레인(106)의 "두꺼운" 치수를 따른 선택된 특성 길이를 가질 수 있다. 그레인(104)은 하나 이상의 그레인(104)의 내부(110)로부터 하나 이상의 그레인(104)의 경계(112)로의 적절한 확산에 필요한 거리보다 작은 적어도 하나의 특성 길이(106)만을 가질 필요가 있다는 것을 인지해야 한다. 그러나, 그레인(104)의 모든 치수가 하나 이상의 그레인(104)의 내부(110)로부터 하나 이상의 그레인(104)의 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 필요한 거리보다 작거나 동일한 특성 길이(106)를 가질 수 있다는 것을 또한 인지해야 한다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 그레인(104)의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)는 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(106)를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 내의 그레인(106)은 핵연료(100)의 소정의 방향을 따른 선택된 특성 길이(106)를 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 세장형 그레인 구조를 갖는 그레인(104)은 핵연료(100) 내에 선택된 방향(134)을 따른 선택된 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 필요한 길이보다 작은 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(106)를 갖도록 그레인 구조를 구성하면, 그레인 내부(110)로부터 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 가스(118)]을 전달하는 보다 효율적인 수단을 공급할 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 그레인(104)은 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 열전달을 최대화하도록 선택된 하나 이상의 그레인의 치수를 따른 특성 길이(104)를 가질 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 그레인(106)은 도 1h에 "a"로서 도시된 그 좁은 치수가 핵연료(100)에서 열적 구배(136)에 실질적으로 수직으로 정렬되도록 배향될 수 있다. 그러한 배열은 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계로의 열전달에 일조하고, 그레인 내부(110)로부터 그 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 확산에 일조한다. 다른 예(도시 생략)로서, 본 발명의 핵연료(100)를 이용하여 제조되는 원통형 연료 펠릿에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 원통형 펠릿의 반경 방향 열적 구배에 실질적으로 수직인 좁은 치수를 갖도록 배치될 수 있다(즉, 대략 물질의 그레인이 배치될 수 있음). 도 1h, 도 1g 및 도 1f의 예시는 본 발명과 일관되는 복수 개의 그레인(106)의 간소화된 개념적 예시를 나타내고 사실상 개략도로서 해석되어서는 안된다. 또한, 당업자라면, 도 1f의 대칭적인 그레인 구조와, 도 1g 및 도 1h에 예시된 변형된 세장형 그레인을 개발하도록 광범위한 물질 처리 기법(예컨대, 냉간 가공 및/또는 어닐링, 압착, 또는 압출)이 실행될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 광범위한 물질 처리 기법이 본 명세서에서 또한 논의된다.
다른 실시예에서, 핵연료(100)의 그레인(106)은 핵분열 생성물의 적절한 확산에 필요한 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(106)은 핵연료의 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 가질 수 있다. 평균 길이는 핵연료(100)의 그레인(104)의 내부로부터 핵연료(100)의 그레인의 그레인 경계(112)로 적절한 확산을 유지하도록 선택될 수 있다. 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 최대 평균 그레인 크기(106)가 존재할 수 있다는 것이 인지된다.
다른 실시예에서, 핵연료(100)의 그레인(106)은 핵분열 생성물의 적절한 확산에 필요한 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(106)은 핵연료의 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 가질 수 있다. 선택된 방향을 따른 평균 길이는 핵연료(100)의 그레인(104)의 내부로부터 핵연료(100)의 그레인의 그레인 경계(112)로 적절한 확산을 유지하도록 선택될 수 있다. 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 선택된 방향(106)을 따른 최대 평균 그레인 크기가 존재할 수 있다는 것이 인지된다.
다른 실시예에서, 핵연료의 그레인(104)은 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 선택된 거리 미만의 그레인 크기(106)를 갖는 그레인의 선택된 비율을 갖는 그레인 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 75%가 5 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖도록 - 평균 그레인 크기는 3 ㎛임 - 그레인 크기(106)의 분포를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 25%가 10 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖고, 그레인 25%가 5 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 가지며, 그레인의 10%가 1 ㎛ 미만이 되도록 그레인 크기(106) 분포를 가질 수 있다. 다른 경우에, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 25%가 10 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖고 그레인의 25%가 50 ㎛보다 크거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖도록 그레인 크기(106) 분포를 가질 수 있다. 다른 경우에, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 25%가 1 ㎛ 내지 5 ㎛의 그레인 크기(106)를 갖고, 그레인의 50%가 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 그레인 크기를 가지며, 그레인의 25%가 10 ㎛보다 큰 그레인 크기를 갖도록 그레인 크기(106) 분포를 가질 수 있다.
그레인 크기(106)는 핵연료의 용적(102)에 걸쳐서 공간적으로 분포될 수 있다. 예컨대, 제1 구역 내에서 그레인의 평균 그레인 크기(106)는 제2, 제3, 또는 최대 N번째 구역(포함)에서 평균 그레인 크기(106)보다 크거나 작게 되도록 선택될 수 있다는 것이 또한 예상된다. 더욱이, 또한 본 명세서에서 공간적 그레인 크기(106) 분포는 사실상 연속적이거나 불연속적일 수 있다는 것이 예상된다. 예컨대, 원통형 연료 펠릿에서, 그레인(104)은 이 그레인이 대략 펠릿의 중앙에서 가장 작고 반경 방향을 따라 펠릿의 표면을 향해 크기가 단조롭게 증가하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 원통형 연료 펠릿 내의 그레인(104)은 다중 불연속 그레인 크기 구역이 펠릿 내에 존재하도록 분포될 수 있는데, 각 구역은 선택된 평균 그레인 크기(106)를 갖는 그레인을 포함한다. 예컨대, 중앙 그레인 구역은 제1 평균 그레인 크기(예컨대, 10 nm)를 가질 수 있고, 중앙 구역 둘레의 제1 동심 링 구역은 제2 평균 그레인 크기(예컨대, 100 nm)를 가질 수 있으며, 제1 동심 링 구역 둘레의 제2 동심 링 구역은 제3 평균 그레인 크기(예컨대, 1 ㎛)를 가질 수 있다. 중앙 구역이 더 큰 핵분열 프로세스 활동도를 겪을 수 있기 때문에 원통형 연료 펠릿의 중앙 구역에서의 그레인 크기가 외부 펠릿 구역보다 작은 그레인 크기를 갖는 것이 유리할 수 있고, 팽윤을 피하기 위하여 핵분열 생성물(108)의 확산 정도가 더 크게 요구될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 그레인(104)의 하나 이상의 치수를 따른 최대 특성 길이(106)는 핵연료(100)의 작동 조건을 기초로 하여 선택될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 작동 조건은 원자로 시스템에서 핵연료(100)가 사용되는 온도를 포함할 수 있다. 예컨대, 원자로 연료(100)의 작동 온도가 높을수록, 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 적절한 핵분열 생성물(108)의 확산을 제공하도록 평균 그레인 크기(106)가 더 작아야 한다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 작동 조건은 핵연료 내의 열적으로 유도된 압력을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)는 핵연료(100)를 수용하는 클래딩 구조로 열적으로 팽창하기 때문에, 연료 표면(101)과 클래딩 간의 상호 작용은 핵연료(100) 내에 응력을 유도할 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 그레인(104)의 하나 이상의 치수를 따른 최대 특성 길이(106)는 핵연료(100)의 화학 조성을 기초로 하여 선택될 수 있다. 예컨대, 우라늄-지르코늄(UZr)과 우라늄-플루토늄-지르코늄(U-Pu-Zr) 합금의 경우에, 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 적절한 핵분열 생성물(108)의 확산을 제공하는 데에 필요한 평균 그레인 크기(106)는 UZr 또는 U-Pu-Zr 합금에서 상대적인 지르코늄 함량에 의해 결정될 수 있다. 지르코늄은 금속 핵연료의 위상을 안정화시키기 위하여(예컨대, 구성 물질들의 이동을 안정화시키기 위하여) 금속 핵연료에서 합금제로서 사용된다. 더욱이, U-Pu-Zr의 경우에, 예컨대 D.L. Porter 등에 의한 이전의 연구에 따르면, 구성 물질들의 이동은 조사(irradiation) 중에 8 중량% 미만의 Pu 농도의 경우 발생하지 않는다고 지적하였다. 원통형 연료 펠릿의 관점에서, 구성 물질들의 이동이 발생하는 U-Pu-Zr에 있어서, 구성 물질이 원통형 펠릿 내의 다수의 반경 방향 구역으로 이동하는 경향이 있고, Zr이 원통형 연료 펠릿 표면을 향해 반경 방향 외측으로 이동하는 경향이 있다는 점이 인지된다. 이러한 외향 이동으로 인해, 원통형 U-Pu-Zr의 중앙 구역은 Zr 농도가 고갈될 수 있다. 상대 농도에 있어서의 이러한 변화는 핵분열 생성물(108)의 생성 뿐만 아니라 펠릿의 소정 구역 내에서의 확산성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 핵연료(100) 내에서 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 적절한 확산을 보장하는 데에 요구되는 평균 그레인 크기(106)는 소정의 핵연료(100)의 구성 물질들의 화학 조성 및 기하학적 배열에 따라 좌우되게 된다.
더욱이, 소정의 연료의 핵분열 생성물 발생률은 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104)에서 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 적절한 확산을 보장하는 데에 요구되는 최대 허용 가능한 평균 그레인 크기(106)를 결정할 수 있다. 핵분열 생성물 발생률은 소정의 핵연료(100) 내의 핵분열률에 비례한다. 소정의 연료 내의 핵분열률은 특히 핵연료(100)와 그 상대 농도를 형성하도록 실시되는 핵분열 가능한 물질에 따라 좌우된다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 그레인(104)의 하나 이상의 치수를 따른 최대 허용 가능한 특성 길이(106)는 바람직한 핵분열 생성물 농도 레벨을 기초로 하여 선택될 수 있다. 예컨대, 특성 길이(106)는 핵분열 기체(118)의 핵생성이 발생하는 임계 거리보다 작도록 선택될 수 있다. 이 방식에서, 특성 길이(106)는 핵연료(100)의 평균 그레인 크기(106)가 핵분열 생성물(108) 농도를 제한하기에 충분히 작고, 그 결과 원자로 연료(100) 내에서 핵분열 기체(118)의 핵생성을 제한하도록 선택될 수 있다.
당업자라면, 핵분열 생성물 발생률, 화학 조성, 및 실시 온도가 소정의 핵연료(100) 내에서 직접적으로 관련되는 양이라는 것을 인지해야 한다. 이 이유로, 핵분열 생성물 생성의 정확한 발생은 매우 동적이고, 제한하지 않지만 핵연료(100)의 물질 성분의 상대적 비율, 핵연료(100)의 기하학적 형태, 핵연료(100)의 작동 온도, 핵연료(100)의 밀도 및 원자로 타입과 같은 양에 따라 정확하게 좌우될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는, 본 발명의 핵연료(100)의 임의의 실시가 (예컨대, 원자로를 활용하거나 시뮬레이트된 원자로 조건을 활용하는 시행 착오를 이용하는) 시행 착오법 또는 선택된 연료 조성 파라미터(예컨대, 핵분열 가능한 물질의 타입, 핵분열 가능한 구성 물질의 농도, 핵분열 가능한 물질의 기하학적 분포, 연료 피스의 밀도, 또는 크기) 및 원자로 시스템 파라미터(예컨대, 원자로의 타입, 작동 온도, 연료 물질 피스의 종류(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 연료 페블 등))에 대한 최대 그레인 크기(106)를 결정하기에 적절한 당업계에 공지된 임의의 계산 모델링 프로세스에 따라 좌우될 수 있다는 것이 예상된다. U-Pu-Zr 시스템에서, 핵연료 팽윤, 핵분열 생성물 발생, 및 구성 물질의 분포와 이동의 상세한 설명을 위해, D.L. Porter 등의 "Fuel Constituent Redistribution during the Early Stages of U-Pu-Zr Irradiation"(Metallurgical Transactions A, 21A권, 1990년 7월, 1871쪽) 및 G.L. Hofman 등의 "Swelling Behavior of U-Pu-Zr Fuel"(Metallurgical Transactions A, 21A권, 1990년 7월, 517쪽) - 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로 합체됨 - 을 참조하라.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 하나 이상의 이송 통로(116)는 2개 이상의 인접한 그레인(104) 사이의 구역에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 이웃한 그레인(104)의 인접한 에지들 사이의 그레인 경계(112)가 핵연료 물질(100)의 경계 네트워크(114)의 이송 통로(116)를 형성할 수 있다.
이하, 도 1i를 참조하면, 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 이송 통로(116)의 형성이 예시되어 있다. 일 실시예에서, 핵연료(100)의 인접한 그레인(104) 사이의 이송 통로(116)는 인접한 그레인(104)들 사이의 그레인 경계(112)를 따라 핵분열 기체(118)의 개방형 기포(150)의 성장을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 단계(138)에서, 핵분열 기체 기포(144)는 2개의 인접한 그레인(104) 사이의 그레인 경계(112)를 따라 핵생성을 시작한다. 기포(144)는 여기서 핵연료 물질 내에 폐쇄된 구형 공극을 나타내기 때문에 "폐쇄형" 기포로 지칭된다. 본 개시에서 이전에 논의된 바와 같이, 핵연료(100) 내의 그레인(104)의 크기가 감소되기 때문에, 그레인-경계 영역/그레인 내부 용적 비율이 증가한다. 경계 영역/내부 용적 비율의 증가는 핵분열 프로세스 중에, 그레인 경계(144)에서 핵생성된 핵분열 기체 기포의 갯수 증가 및 소정의 그레인(104)의 내부(146) 내에서 핵분열 기체 핵생성 기포의 상대적 증가를 초래할 수 있다. 또한, 단계(140)에서, 더 많은 핵분열 기체 기포가 소정의 그레인-경계에서 계속 핵생성할 때에, 폐쇄형 기포가 서로 유착 및 결합하기 시작하여 유착된 폐쇄형 기포 구조(148)를 형성한다. 이어서, 단계(142)에서, 표면 확산으로 인해, 유착된 폐쇄형 기포(148)는 "개방형" 기포 구조(150)로 완전히 변형된다. 그레인 경계(112)에 대한 핵분열 기체 원자의 확산의 결과로서, 그레인(104)의 내부(110) 내에 노출된 구역(152)이 그레인 경계(112) 근처에 형성된다. 개방형 기포(150)의 형성은 에지에서 인접한 그레인(104)의 그레인 경계(112)에 의해 형성되는 이송 통로(116)를 형성한다. 개방형 기포에 의해 형성된 이송 통로(116)(즉, 크랙)가 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 연장되면, 핵분열 기체가 핵연료(100)의 용적(102)에서 배출될 수 있다.
조사된 이산화우라늄에서 핵분열 기체 기포의 이동은 본 명세서에 참조로 합체되는, Mary Ellen Gulden의 "Migration of gas bubbles in irradiated uranium dioxide"(Journal of Nuclear Materials, 23권, 1967년 7월 1일, 30-36쪽)에 전반적으로 설명되어 있다.
다른 실시예에서, 복수 개의 이송 통로(116)가 상호 연결된 통로 시스템(114)을 형성할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 그레인 크기(104)는 핵연료(100) 내에서 감소하기 때문에, 핵연료(100) 내에서 그레인 경계, 이에 따라 이송 통로(116)의 공간 밀도가 증가한다. 이동 통로 밀도의 증가는 2가지 목적에 소용된다. 첫째, 이송 통로(116)의 갯수가 핵연료(100) 내에서 증가하기 때문에, 핵연료(100)의 용적(102)의 기하학적 표면(101)과 교차하는 이송 통로의 갯수가 증가한다. 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)과 교차하는 이송 통로(116)의 증가 결과로서, 그레인(104)의 그레인 경계(104)로부터 경계 네트워크(114)를 통해 이송될 수 있는 핵분열 기체의 양이 증가한다. 둘째, 이송 통로의 밀도가 핵연료(100)에서 증가하기 때문에, 소정의 이송 통로(116)가 다른 이송 통로(116)와 교차할 가능성이 증가한다. 따라서, 핵연료(100)의 그레인(104)에서 감소된 그레인 크기(106)는 기하학적 표면(101)에 대해 개방된 이송 통로(116)의 갯수에 있어서의 증가 및 다수의 이송 통로(116) 사이의 상호 연결 빈도에 있어서의 증가를 초래할 수 있어, 그레인 경계(112)로부터 기하학적 표면(101)으로 효율적인 핵분열 기체 이송을 용이하게 한다.
상호 연결된 경계 네트워크(114)의 이송 통로(116)가 형성될 수 있거나 휘발성 침전제를 이용하여 그 성장이 용이해질 수 있다. 예컨대, 휘발성 침전제는 캐스팅 프로세스 전에 금속성 물질(124) 또는 세라믹 핵연료 물질(128)에 추가될 수 있다. 캐스팅 중에, 열처리(예컨대, 어닐링 프로세스)가 핵연료 물질에 적용될 수 있다. 열처리는 침전제가 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에 침전되게 할 수 있다. 충분히 큰 농도의 침전제가 프리 캐스팅된 핵연료 내에 존재하면, 침전제의 침전은 핵연료(100) 내에 하나 이상의 공극 구역을 형성하도록 작용할 수 있다. 더욱이, 침전제는 핵연료(100) 내에 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 작용하는 복수 개의 상호 연결된 공극 구역을 형성할 수 있다. 또한, 침전제의 사용은 핵연료(100) 내에서 그레인 경계(112)를 따른 경계 네트워크(114)의 성장을 용이하게 할 수 있다. 침전제는 제한하지 않지만 질소 또는 탄소를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 핵연료(100)의 그레인 경계(112) 형성은 캐스팅 전에 핵연료 물질에 대한 금속 침전제를 이용하여 조종될 수 있다는 것이 예상된다. 예컨대, 금속성 침전제(예컨대, 니오븀)가 캐스팅 프로세스 전에 금속성 연료 물질(124; 예컨대, 우라늄-지르코늄)에 추가될 수 있다. 냉각 시, 임계 금속 침전제 농도에서, 금속 침전제는 금속 핵연료 물질(124)로부터 침전될 수 있다는 것이 인지된다. 또한, 냉각 시에 핵연료 물질로부터 침전되는 금속 침전제의 양은 냉각 속도에 따라 좌우될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 침전의 결과로서, 고형화 시에, 금속성 침전제는 핵연료(100) 내에 추가의 위상을 형성할 수 있다. 예컨대, 금속성 침전제는 핵연료(100) 내에 금속성 침전제의 고체 구역의 분포를 형성할 수 있다. 이들 고체 금속성 침전제 구역은 금속성 침전제의 지점에서 하나 이상의 그레인 경계의 성장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 그레인 내부로부터 핵분열 기체 확산의 결과로서 경계 네트워크(114) 내에 발생되는 핵분열 기체 압력은 그레인 경계(112)의 파열(즉, 크래킹)으로 인한 핵분열 기체 해방을 용이하게 할 수 있다. 그레인 경계(112)의 파열은 경계 네트워크(114) 영역을 증가시켜, 경계 네트워크가 핵분열 기체를 핵연료 표면(101)으로 보다 쉽게 이송하게 할 수 있다. 또한, 침전제의 추가는 그레인 경계에서 침전제의 압력이 그레인 경계(112)의 파열을 빠르게 하도록 작용할 수 있기 때문에 그레인 경계(112)의 파열을 용이하게 할 수 있다는 것이 인지된다.
또한, 경계 네트워크(114)는 복수 개의 공극 구역에 의해 형성될 수 있다는 것이 예상된다. 상기 설명은 전반적으로 그레인 경계(112)들 사이의 구역에 의해 형성되고, 하나 이상의 그레인 경계(112)에서 핵분열 기체 핵생성을 통해 발달되는 경계 네트워크(114)의 형성에 관한 것이지만, 하나 이상의 그레인 내부(110)의 외측에서 임의의 복수 개의 공극 구역이 경계 네트워크(114)의 형성을 초래할 수 있다는 것이 인지된다. 예컨대, 본 명세서에서 추가 설명되는 바와 같이, 분산제 입자(예컨대, 지르코늄 산화물 입자)가 그레인 경계(112)를 따라 핵연료(100) 전반에 걸쳐 분산될 수 있다. 분산제 입자는 우선적인 핵분열 기체 점유 장소를 생성하도록 작용할 수 있다. 기체 점유 장소가 이들 기체 점유 장소에 형성되는 기포들의 상호 연결을 제공하는 방식으로 핵연료(100) 내에 분포되면, 경계 네트워크(114)가 형성될 수 있다. 더욱이, 일반적으로, 핵연료(100)(예컨대, 금속 핵연료 또는 세라믹 핵연료) 내의 다공률를 제어하는 데에 적절한 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용하여 경계 네트워크(114)를 생성하거나 그 생성을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)는 핵연료(100) 내에서 핵분열 프로세스 전에 또는 중에 형성될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 핵연료(100)의 그레인 구조의 핵연료(100)는 원자로 세팅 내에 핵연료(100)의 이용 중에 핵분열 생성물(108;예컨대, 핵분열 기체)의 생성 시에 경계 네트워크(114)를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 핵연료(100)는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에 대한 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 데에 필요한 임계값 미만의 평균 그레인 크기(106)를 가질 수 있다. 이어서, 핵연료(100)가 원자로(100)에서 핵분열을 겪을 때에, 핵분열 생성물(108)은 그레인 경계(112)에서 보다 쉽게 핵생성하여, 궁극적으로는 상호 연결된 경계 네트워크(114)를 형성한다. 다른 예에서, 전술한 바와 같이, 경계 네트워크(114)는 원자로 시스템에서의 이용 전에 실질적으로 형성될 수 있다. 예컨대, 캐스팅 및 어닐링 프로세스 중에 침전제의 이용은 핵연료(100)에서 경계 네트워크(114)를 생성할 수 있다. 다른 경우에, 임의의 공지된 공극 형성 또는 다공률 제어 프로세스가 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 기체 등의 핵분열 생성물을 이송하는 데에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성하도록 핵연료(100)의 제조 중에 실시될 수 있다.
이하, 도 1j를 참조하면, 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104)이 계면층(154)을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 경계(112)에서 계면층(154)을 성장시키도록 하나 이상의 프로세스(예컨대, 화학적 프로세스 또는 어닐링 프로세스)가 실시될 수 있다. 예컨대, 계면 구역(154)의 형성은 캐스팅 프로세스 중에 결정화 시에 핵연료(100) 내에서 그레인의 성장을 억제할 수 있다. 이 방식에서, 계면 구역은 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하는 데에 필요한 임계 크기 이하의 그레인의 그레인 크기(106)를 유지하는 데에 일조할 수 있다. 예컨대, 계면 구역(154)은 산화물층, 질화물층, 또는 탄화물층을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질 내의 질소 또는 탄소는 캐스팅 전에 열처리 프로세스 중에 연료 매트릭스로부터 침전될 수 있다. 이어서, 질소 또는 탄소 침전물은 냉각 시에 결정화된 그레인 구조의 표면에서 금속 질화물층 또는 금속 탄화물층을 각각 형성할 수 있다. 다른 예에서, 제조 프로세스의 캐스팅 단계 중에 산소 분위기가 적용되어 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에서 금속 산화물 계면층(154)을 형성할 수 있다. 여기서, 계면층(154)의 두께는 성장되는 그레인(104)의 크기에 비해 미비할 수 있다는 점이 예상된다. 예컨대, 계면층(154)의 두께는 0.1 내지 10 nm일 수 있는 반면, 내부 그레인 구조의 두께는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 다른 예로서, 금속성 핵 물질의 경우에, 계면 구역은 화학 조성이 그레인(104)의 내부(110)와 상이할 수 있는 금속간 물질을 포함할 수 있다.
일반적으로, 그레인 경계 계면층(154)을 성장시키기에 적절한 당업계에 공지된 임의의 처리 프로세스가 본 발명에 따라 실시될 수 있다. 계면층(154)의 성장에 관한 상기 설명은 단지 예시적이고 제한으로서 해석되어서는 안된다.
다른 실시예에서, 적절한 핵분열 기체 확산에 요구되는 그레인(104) 중 일부에서의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106) 및 핵연료(100)의 대응하는 경계 네트워크를 달성하기 위해 실시되는 하나 이상의 프로세스는 하나 이상의 물질 처리 기법을 포함할 수 있다. 그레인 크기(106) 및 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 발생을 제어하기 위하여 다양한 물질 처리 기법이 실시될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화(normalizatiion) 프로세스, 또는 템퍼링 프로세스를 이용하여 처리될 수 있다. 본 발명의 핵연료(100)을 제조하는 데에 다양한 다른 물질 처리 기법이 적절할 수 있기 때문에, 상기 목록의 물질 처리 기법은 예시적이고 제한으로서 해석되어서는 안된다는 점을 인지해야 한다.
일 양태에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 하나 이상의 물질 처리 기법을 이용하여 하나 이상의 치수를 따라 선택된 길이보다 작거나 동일한 특성 길이(106)를 갖도록 가공될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 치수를 따라 선택된 거리보다 작거나 동일한 특성 길이(106)를 갖는 핵연료(100) 내에 그레인(104)을 생성하도록 냉간 가공 프로세스가 이용될 수 있다. 핵연료(100)의 그레인 크기(106)는 핵연료(100)의 소정 용적이 냉간 가공될 때에 발생할 수 있는 소성 변형 프로세스를 통해 감소될 수 있다는 것이 인지된다. 예컨대, 고체의 고형화된 금속(125)(예컨대, 우라늄, 플루토늄 또는 토륨) 또는 금속 합금(126)(예컨대, 우라늄 지르코늄, 우라늄 지르코늄 하이드라이드, 우라늄 알루미늄 등) 핵연료 피스가 핵연료 물질 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키도록 냉간 가공 프로세스를 받음으로써, 물질의 평균 그레인 크기를 보다 작은 값으로 변화시킬 수 있다. 예컨대, 고체 금속(125) 또는 금속 합금(126) 핵연료 피스는 연료봉 등의 캐스트 금속 또는 금속 합금 연료 피스를 포함할 수 있다. 이어서, 캐스트 금속성 핵연료는 냉간 가공 프로세스를 이용하여 처리될 수 있다. 예컨대, 캐스트 금속성 핵연료 피스는 그 재결정화 온도(예컨대, 실온) 미만의 온도에서 냉간 가공될 수 있다. 금속성 피스는 핵연료 물질의 평균 그레인 크기가 물질의 그레인(104)의 그레인 경계(112)에 대한 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 데에 필요한 크기 이하가 될 때까지 냉간 가공될 수 있다. 예컨대, 우라늄-플루토늄-지르코늄 연료봉은 연료봉 내의 평균 그레인 크기(106)가 대략 1 ㎛가 될 때까지 냉간 가공될 수 있다.
금속성 연료봉이 대기 온도에서 수행되는 압출 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다는 것이 또한 인지된다. 실온에서 금속성 연료 물질의 압출은 물질 내에서 그레인 크기(106)의 감소에 요구되는 필수 소성 변형을 제공한다. 결과적으로, 실온에서 금속성 핵연료 물질의 압출은 냉간 가공된 그레인 구조를 생성할 수 있고, 물질의 그레인 크기(106)는 적절한 핵분열 생성물(108)의 확산에 요구되는 임계 크기 미만이다. 또한, 실온에서 압출된 금속성 연료봉은 물질 내에서 원하는 그레인 크기를 달성하도록 낮은 재결정화 온도에서 어닐링될 수 있다. 실온에서의 연료봉 압출이 가능하지 않다면, 압출 프로세스는 또한 재결정화 및 그레인 성장을 억제하기에 충분히 낮지만 연료봉 압출을 허용하기에 충분히 높은 온도에서 수행될 수 있다는 것을 유념해야 한다.
당업계에 공지된 임의의 냉간 가공 프로세스가 금속(125), 금속 합금(126), 또는 금속간(127) 핵연료 내에서 평균 그레인 크기를 감소시키도록 실시될 수 있다. 예컨대, 압축 프로세스, 벤딩 프로세스, 드로잉 프로세스, 압출 프로세스, 단조 프로세스, 또는 전단 프로세스가 물질의 재결정화 온도 미만의 선택된 온도에서 금속(125), 금속 합금(126), 또는 금속간(127) 핵연료 물질에 적용될 수 있다. 상기 냉간 가공 프로세스는 다양한 냉간 가공 방법 및 조건이 다른 정황에서 이용 가능할 수 있기 때문에 제한을 나타내지 않고 예시로서 해석되어야 한다. 더욱이, 냉간 가공 프로세스가 이전 캐스팅에 상관없이 금속(125), 금속 합금(126), 또는 금속간(127) 핵연료에 적용될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 상기 캐스팅 및 압출의 설명은 단순히 예시적인 목적을 위한 것이고, 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 크기 미만으로 물질의 평균 그레인을 감소시키도록 금속 또는 금속 합금 핵연료 물질의 냉간 가공 전에 필수적인 제한으로서 해석되어서는 안된다. 다양한 다른 금속(125), 금속 합금(126), 또는 금속간(127) 핵연료 피스 제조 방법이 본 발명의 정황 내에서 실시될 수 있다.
다른 예로서, 토륨 또는 토륨 합금이 원자로 세팅에 실시하기에 적절한 연료 피스를 형성하도록 냉간 롤링될 수 있다. 토륨 또는 토륨 합금은 높은 레벨의 연성으로 인해 냉간 롤링 처리의 정황에서 특히 유용하다. 냉간 롤링 프로세스를 이용하면 캐스팅 등의 이전 프로세스 단계 없이 롤링된 토륨 또는 토륨 합금의 평균 그레인 크기의 제어를 허용한다. 따라서, 피스가 연료봉으로 형성될 때에 토륨 또는 토륨 합금의 그레인의 그레인 크기 분포를 제어하는 방식으로 냉간 롤링 프로세스가 실시될 수 있다. 예컨대, 토륨의 고체 피스가 얇은 평탄한 시트로 롤링될 수 있고, 시트 내의 그레인 크기(106)는 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기 미만이다. 이어서, 이러한 그레인 가공된 시트는 시트를 원통형 또는 펠릿 형태로 롤링함으로써 추가 조종될 수 있다.
다른 예에서, 세라믹 핵연료 물질 내에 그레인의 평균 그레인 크기를 감소시키도록 고체의 고형화된 세라믹 핵연료 피스가 냉간 가공 프로세스를 받을 수 있다. 고체 세라믹 핵연료 피스는 당업계에 공지된 임의의 세라믹 핵연료 제조 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 세라믹 핵연료 피스는 세라믹 핵연료 분말(예컨대, 이산화우라늄 분말), 또는 핵연료 분말(예컨대, U3O8)의 전구체를 연료 펠릿 또는 연료 페블로 압밀 및 프레싱함으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 프레싱 전에 핵연료 분말에 유기 결합제가 추가될 수 있다. 분말과 결합제 혼합물을 원하는 형태로 프레싱한 후에, 고온 처리를 이용하여 결합제가 증발될 수 있고, 세라믹 피스는 유기 결합제의 비등점을 초과하지만 세라믹 핵연료의 용융점 미만인 온도로 가열된다. 압밀된 핵연료 분말은 선택된 밀도, 이론 밀도의 최대 98%로 소결될 수 있다. 압밀된 세라믹 핵연료 물질은 압축 프로세스 등의 냉간 가공 프로세스를 이용하여 처리될 수 있다. 세라믹 피스는 핵연료 물질의 평균 그레인 크기가 세라믹 물질(128)의 그레인(104)의 그레인 경계(112)에 대한 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 데에 필요한 크기 이하가 될 때까지 냉간 가공될 수 있다. 전술한 냉간 가공 프로세스는 일반적으로 세라믹 핵연료 피스를 냉간 가공하는 정황에서 실시에 적절하다.
냉간 가공은 그 취성 물성으로 인해 세라믹 물질의 정황에서 실시하기에 어려운 경우가 많지만, 여기서 전술한 것과 같은 냉간 가공 프로세스는 세라믹 핵연료 물질의 평균 그레인 크기를 제어하도록 실시될 수 있다. 세라믹 물질의 냉간 가공은 전반적으로 본 명세서에 참조로 합체되는 David W. Richerson의 "Modern ceramic engineering: properties, processing, and use in design"(3판, CRC Press-Taylor & Francis Group, 2003년, 235-240쪽)에 설명되어 있다.
상기 세라믹 핵연료 물질의 소결에 관한 설명은 본 발명의 필수적인 제한으로서 해석되어서는 안되고, 소결은 본 발명에서 실시하기에 적절한 세라믹 핵연료 피스를 생성하는 데에 사용되는 한가지 방법이다. 본 발명의 정황 내에서 다양한 다른 세라믹 핵연료 피스 제조 방법(예컨대, 캐스팅, 원래 장소에서의 반응, 사출 몰딩 등)이 본 발명의 정황 내에서 실시될 수 있다는 것이 예상된다. 더욱이, 냉간 가공에 적절한 물질로서 이산화우라늄의 상기 설명은, 제한하지 않지만 산화물, 탄화물, 및 질화물을 비롯한 임의의 세라믹 핵연료 물질이 이 정황에서 실시될 수 있기 때문에 제한으로서 해석되어서는 안된다.
다른 실시예에서, 어닐링 프로세스가 핵연료 물질 내에 원하는 그레인 크기(106)를 달성하도록 실시될 수 있다. 예컨대, 금속성 핵연료 물질을 냉간 가공한 후에(예컨대, 캐스트 피스의 냉간 가공 또는 실온 또는 낮은 온도에서 물질의 압출), 금속성 핵연료 물질 내에 원하는 평균 그레인 크기(106)를 달성하도록 어닐링 프로세스가 이용될 수 있다. 당업자라면, 냉간 가공을 소정의 물질에 도입한 후에, 재결정화 온도 미만의 온도에서의 후속 어닐링이 물질의 그레인을 정련할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 예컨대, 압출 또는 다른 냉간 가공 프로세스를 금속성 핵연료 피스에 적용한 후에, 금속성 핵연료(125)는 핵연료 물질의 그레인(106)을 추가 정련하도록 재결정화 온도 미만의 낮은 온도로 어닐링될 수 있다. 핵연료(100)에서 더 작은 그레인 구조의 생성을 용이하게 하도록, 후속 어닐링 프로세스가 일어나는 온도는 냉간 가공된 금속성 핵연료 물질의 복구 단계가 시작하는 온도를 초과해야 한다. 더욱이, 또한 재결정화 온도는 핵연료(100)로 도입되는 냉간 가공량의 함수라는 것을 인지해야 한다.
다른 실시예에서, 핵연료(100)의 그레인의 그레인 크기(106)를 증가시키도록 어닐링 프로세스가 실시될 수 있다. 예컨대, 실온 압출 프로세스가 물질 내에서 평균 그레인 크기보다 작은 평균 그레인 크기를 초래할 수 있다. 이어서, 어닐링 프로세스는 평균 그레인 크기를 목표 레벨로 성장시키도록 실시될 수 있다. 여기서 설명된 목표 그레인 크기는 금속성 핵연료(100) 내에서 적절한 확산을 달성하는 데에 필요한 임계 크기 미만이지만 (예컨대, 목표 물질 밀도, 목표 다공률 등을 달성하는)다른 목적에 필요한 크기보다 작다는 것을 유념해야 한다. 일반적으로 말해서, 핵연료 물질의 재결정화 온도보다 높은 온도에서의 어닐링 프로세스는 당업계에 공지된 또는 본 명세서에서 설명된 임의의 냉간 가공 프로세스의 실시 후에 원하는 그레인 크기를 달성하도로 실시될 수 있다. 어닐링 온도, 어닐링 속도 및 침지 시간은 사용 시에 특정 물질의 요건 및 시스템에 미리 도입되는 냉간 가공량을 기초로 하여 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 핵연료 물질 내에서 원하는 그레인 크기(106)를 달성하도록 어닐링 프로세스가 실시될 수 있다. 예컨대, 세라믹 핵연료 물질의 냉간 가공 시에, 세라미 핵연료 물질(128) 내에서 원하는 평균 그레인 크기(106)를 달성하도록 어닐링 프로세스가 이용될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공 프로세스는 물질 내에서 목표 평균 그레인 크기보다 작은 평균 그레인 크기를 초래할 수 있다. 이어서, 평균 그레인 크기를 목표 레벨로 성장시키도록 어닐링 프로세스가 실시될 수 있다. 일반적으로 말해서, 당업계에 공지된 또는 본 명세서에 설명된 세라믹 물질 처리에 적절한 임의의 냉간 가공 프로세스의 실시 후에 원하는 그레인 크기를 달성하도록 어닐링 프로세스가 실시될 수 있다.
어닐링, 복구, 및 재결정화의 원리는, 전반적으로 본 명세서에 참조로 합체되는, F.J. Humphreys 및 M. Hatherly의 "Recrystallizaion and Related Annealing Phenomena"(2판, Elsevier, 2004년)에 설명되어 있다.
금속성 핵연료 물질의 정황에서, 금속성 핵연료의 용융 온도 훨씬 아래의 어닐링 온도가 선택되어 한다는 점을 인지해야 한다. 예컨대, U-Pu-Zr 및 U-Pu 등의 금속 합금 핵연료 물질에서, 어닐링 시에 물질의 공간적 재분배가 발생할 수 있다. 금속성 연료의 용융 온도에 너무 가까운 어닐링 온도의 실시는 이러한 물질의 재분배를 악화시킬 수 있다. 예컨대, 용융 온도 이상으로 가열하면, 물질 내에 기존의 열 구배가 U-Pu-Zr 또는 U-Pu 합금에서 Pu의 재분배를 초래할 수 있다. Pu의 재분배는 재분배된 Pu 장소에서 더 높은 온도 판독을 갖는 원자로에서의 실시 중에 연료 내에 변경된 온도 프로파일을 초래할 수 있다. 따라서, 금속성 핵연료는 핵연료 물질 내에서 물질 재분배를 최소화하기에 충분히 낮은 온도로 열처리(예컨대, 어닐링, 정규화, 템퍼링 등)를 받아야 한다.
다른 실시예에서, 정규화 프로세스는 핵연료(100) 내의 그레인(104)을 가공하여 하나 이상의 치수를 따라 선택된 거리보다 작거나 동일한 특성 길이(106)를 갖도록 이용될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 핵연료 물질이 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링)을 받은 후에, 물질은 공기 중에 냉각될 수 있다. 이 프로세스는 물질 내의 응력을 경감시킬 수 있고 핵연료(100)에서 그레인 크기(106)를 감소시킬 수 있다. 예컨대, 금속(125) 또는 금속 합금(126) 핵연료 피스는 캐스팅 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 캐스팅 프로세스 후에, 금속성 핵연료 피스는 그 상부 임계점을 초과하는 온도로 가열될 수 있다. 금속성 핵연료 물질 피스는 물질 내에 보다 작은 그레인의 생성을 허용하기에 충분한 시간 동안 상승된 온도로 유지될 수 있다. 이어서, 물질은 임계점 훨씬 아래의 온도로 공기 중에서 냉각될 수 있다. 정규화 프로세스는 물질 내에서 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하는 데에 요구되는 평균 그레인 크기 이하로 핵연료(100)의 평균 그레인 크기의 감소를 초래할 수 있다.
다른 실시예에서, 핵연료(100) 내의 그레인(104)을 가공하여 하나 이상의 치수를 따라 선택된 거리보다 작거나 동일한 특성 길이(106)를 갖게 하도록 템퍼링 프로세스가 이용될 수 있다. 임의의 공지된 템퍼링 프로세스가 본 발명의 정황 내에서 실시하기에 적절하다는 것이 인지된다.
다른 실시예에서, 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 그레인 크기(106) 및 핵연료(100)의 대응하는 경계 네트워크(114)를 달성하도록 실시되는 하나 이상의 프로세스는 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 핵연료(100) 물질에서 그레인 크기(106)를 감소하고 경계 네트워크(114)를 형성하도록 사용되는 화학 프로세스는 제한하지 않지만 산소 환원 프로세스를 포함할 수 있다. 예컨대, UO2 또는 PO2 등의 산화물 기반 핵연료 물질의 경우에, 환원 가스를 이용하는 산소 환원 프로세스가 금속 산화물 연료에 적용될 수 있다. 소정의 금속 산화물 핵연료를 반화학량론적 상태로 화학적으로 환원시킴으로써, 금속 산화물 핵연료의 평균 그레인 크기(106)는 화학량론적 상태에 비해 크기가 감소될 수 있다. 예컨대, UO2 기반 핵연료(100)를 아르곤/수소 혼합물로 이루어지는 환원 가스에 노출시키면, 우라늄 산화물을 제한하지 않지만 UO1 .8 등의 반화학량론적 상태로 환원시킬 수 있다. 당업자라면, 반화학량론적 상태로 산소 환원이 노출된 그레인을 "축소"시킬 수 있다는 것을 인지해야 한다. 인접한 그레인(104)이 축소할 때에 생기는 증가된 그레인 경계 영역의 결과로서 경계 네트워크(114)를 추가 형성하도록 산소 환원 프로세스가 실시될 수 있다는 것이 인지된다. 아르곤 대 수소의 8 내지 16% 혼합물이 환원에 적절하다는 것이 예상된다. 더욱이, 질소 및 수소로 이루어지는 환원 가스가 또한 본 발명에서의 실시에 적절할 수 있다.
당업자라면, 소결되지 않은 UO2가 흔히 초화학량론적 상태로 고형화될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 따라서, 전술한 바와 같은 후속의 산소 환원 처리가 초화학량론적 UO2를 화학량론적 또는 반화학량론적 상태로 환원시키도록 실시될 수 있다.
다른 실시예에서, 핵연료(100)의 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어될 수 있다. 예컨대, 다공률 제어 프로세스는 핵연료(100)의 경계 네트워크를 확립 또는 추가 형성하도록 실시될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 압밀 및 소결 프로세스 중에 제어될 수 있고, 다공률은 압밀 파라미터(예컨대, 압력, 결합제 농도, 온도 등)을 통해 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 원자로 연료(100) 내에 그레인(104)들 중 2개 이상의 텍스쳐가 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 통해 제어될 수 있다. 당업계에서 임의의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스가 본 발명의 정황에서 실시에 적절하다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 구조에 그레인 텍스쳐를 적어도 부분적으로 가하도록 어닐링 프로세스가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 구조에 그레인 텍스쳐를 가하도록 전단 변형 프로세스(예컨대, 전단 롤링)이 사용될 수 있다.
그레인(104)의 그레인 크기(106) 및 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)는 제조 설비 세팅에서의 제조 시에 달성될 필요가 없을 수 있다는 것이 또한 예상된다. 오히려, 여기서 본 발명의 핵연료(100)의 필수적인 그레인 구조 및 경계 네트워크(114)가 원자로 세팅에서의 실시 중에 핵분열 프로세스의 시작 시에 확립될 수 있다. 예컨대, 고온의 원자로 환경이 핵연료(100)에서 어닐링 효과를 초래할 수 있다. 다른 예에서, 그레인 구조의 그레인 크기(106)가 적절하게 형성될 때에 - 본 발명의 목적임 -, 핵연료(100) 내에서 핵분열 생성물(108)의 생성을 초래하는 조사는 경계 네트워크(114)의 추가 발생의 원인이 될 수 있다.
상기 설명은 핵연료 물질의 거시적인 피스의 재료 처리에 관한 것이지만, 거시적인 입자의 그레인 크기 및 대응하는 경계 네트워크가 다양한 물질 처리 기법을 이용하여 제어될 수 있다는 것이 또한 예상된다.
본 발명의 핵연료(100)에서 경계 네트워크(114)의 생성은 핵연료(100)의 평균 그레인 크기(106)의 제어에 밀접하게 관한 것이다. 예컨대, 평균 그레인 크기(106)는 소정의 핵연료 물질에서 감소되기 때문에, 그레인 경계(112)의 공간적 밀도가 증가함으로써, 핵연료(100)의 용적(102)에 대한 경계 네트워크(114)의 상대적 비율을 증가시킨다. 그 결과, 핵연료(100)의 평균 그레인 크기가 감소함에 따라, 핵연료의 기하학적 표면(101)과 교차하는 경계 네트워크 통로(116)의 갯수가 증가한다.
따라서, 핵연료(100)의 그레인 크기(106)를 제어하도록 본 개시에서 설명되는 물질 프로세스들 중 임의의 프로세스는 또한 본 발명의 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 범위를 제어하도록 실시될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공 프로세스가 금속 핵연료(125) 또는 금속 합금 핵연료(126) 내에 평균 그레인 크기(106)를 제어하도록 사용될 수 있는 것처럼, 냉간 가공 프로세스가 경계 네트워크(114)의 성장을 제어하도록 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇의 경우에, 핵연료(100) 내에서 적절한 경계 네트워크(114)의 발생[즉, 연료의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)의 이송을 보장하는 데에 요구되는 네트워크 밀도 및 상호 연결성]을 필수적으로 달성할 필요없이 소정의 핵연료(100) 내에서 적절한 평균 그레인 크기(106)[즉, 그레인(104)의 내부(110)로부터 그 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 요구되는 크기]를 유저가 달성할 수 있다는 것이 인지된다. 이 경우에, 핵연료(100)의 평균 그레인 크기(106)는 그레인의 그레인 경계(112)로부터 핵연료(101)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 이송을 달성하도록 연료 내에서 적절한 그레인 경계 밀도 및 상호 연결성의 가능성을 달성하기 위하여 추가 감소될 수 있다.
다른 경우에, 그레인(104)의 내부(110)로부터 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 소정의 핵연료(100) 내에 평균 그레인 크기(106)는 냉간 가공 등의 제1 프로세스를 이용하여 달성될 수 있다. 이어서, 경계 네트워크(114)는 수소/아르콘 혼합물 등의 대기 형성 가스를 이용하는 산소 환원 단계 등의 제2 프로세스를 이용하여 추가 형성될 수 있다. 일반적으로, 핵연료(100)의 그레인 크기(106)에서 제1 레벨의 감소를 달성하도록 제1 물질 처리 단계가 이용될 수 있지만, 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 추가 형성하기 위해 그레인 크기(106)를 추가 감소시키도록 제2 물질 처리 단계가 이용될 수 있다.
여기서, 본 개시의 핵연료는 다양한 원자로 시스템 정황에서 작동하도록 구성될 수 있다는 것이 또한 예상된다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100, 200, 300, 400)는 열 스펙트럼 원자로, 패스트 스펙트럼 원자로, 멀티 스펙트럼 원자로, 브리더 원자로, 또는 진행파 원자로(traveling wave reactor)에서 이용될 수 있다.
여기서, 핵연료(100)의 이전에 제공된 개시 및 핵연료(100)를 제조하도록 이용되는 다양한 방법과 프로세스는 본 개시의 나머지 부분으로 확장하는 것으로 고려되어야 한다.
이하, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 변형예가 예시되어 있다. 핵연료(200) 및 핵연료의 제조 방법이 본 개시에 따라 설명된다. 핵연료(200)의 소정의 용적(202)은 하나 이상의 핵연료 물질의 복수 개의 핵연료 원소(204)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 금속성 핵연료 물질(124)을 이용하여 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 세라믹 핵연료 물질(128)을 이용하여 제조될 수 있다. 핵연료 원소(204)는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖도록 가공될 수 있다. 상기 거리는 핵원료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵원료 원소(204)의 하나 이상의 자유 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118), 핵분열 액체(119), 또는 핵분열 고체(120)]의 적절한 확산 레벨을 유지하는 데에 필요한 임계 거리를 기초로 하여 선택될 수 있다. 도 1a 내지 1x에 예시된 그레인 구조 정황의 경우에서와 같이, 핵연료 원소의 자유 표면 영역과 핵연료 원소 내부 용적 간의 비율을 증가시킴으로써, 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵분열 확산의 결과로서 핵연료 원소(204)의 자유 표면(212)에 형성된 핵분열 기체(118)의 갯수가 증가될 수 있다. 따라서, 핵연료 물질의 핵연료 원소(204)의 크기를 감소시켜 자유 표면 영역과 원소 내부 용적 간의 비율을 증가시킴으로써, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 자유 표면(212)으로 핵분열 기체(118), 또는 다른 핵분열 생성물(108)의 확산을 향상시킬 수 있다. 그레인 경계 핵분열 생성물(108)의 핵생성의 경우와 같이, 핵연료 원소 크기(206)에서의 감소는 핵연료 원소(204)의 자유 표면(212)에서 핵분열 기체(118)의 핵생성의 가능성을 증가시키는 동시에, 핵연료 원소 내부(210) 내에서 핵분열 기체(118)의 핵생성의 가능성을 감소시킨다. 핵연료 원소(204)는 또한 선택된 밀도로 고형화될 수 있다. 선택된 밀도는 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(108)의 이동에 필요한 핵연료(200)의 출력 밀도 요건 및 경계 네트워크 요건의 균형을 맞추도록 선택될 수 있다.
또한, 핵연료(200)는 핵연료 원소(204)의 자유 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 소정의 용적(202)의 외부 기하학적 표면(201)으로 핵분열 기체(118) 등의 핵분열 생성물(108)을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크(114)를 포함할 수 있다. 소정의 핵분열 기체 기포(118), 또는 다른 핵분열 생성물(108)이 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 개방형 이송 통로(216)를 갖는다면, 핵분열 기체 기포(118)는 핵연료 물질 용적(202)으로부터 방출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 핵연료(200)의 전체 용적(202)을 가로지르는 핵분열 기체(118) 방출의 결집 효과는 원자로의 작동 세팅에서 핵연료(200)의 실시 시에 핵연료(200)에서 팽윤의 감소 또는 제거를 초래할 수 있다. 핵연료 원소(204)의 자유 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 확산을 개선시키는 것 외에, 감소된 크기의 핵연료 원소(204)의 가공은 또한 핵연료(200)의 경계 네트워크(114)의 이송 통로(216)의 공간적 밀도를 증가시킴으로써, 자유 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(108)의 이송 가능성을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질(126), 또는 금속간 핵연료 물질(127) 등의 하나 이상의 금속성 핵연료 물질(124)을 포함할 수 있다. 예컨대, 금속 핵연료 물질은 제한하지 않지만 우라늄-235 금속, 플루토늄-239 금속, 또는 토륨-233 금속을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 금속 합금 핵연료 물질(126)은 제한하지 않지만 우라늄-지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 우라늄-지르코늄-하이드라이드, 또는 우라늄 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 금속간 핵연료 물질(127)은 제한하지 않지만 UFe2 또는 UNi2를 포함할 수 있다. 본 발명의 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)에 포함하기에 적절한 금속성 핵연료 물질의 상기 목록은 제한으로서 해석되지 않고 단순히 예시로서 해석되어야 한다는 것을 인지해야 한다.
다른 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 산화물 핵연료 물질(129), 질화물 핵연료 물질(131), 또는 탄화물 핵연료 물질(132) 등의 하나 이상의 세라믹 핵연료 물질(128)을 포함할 수 있다. 예컨대, 산화물 기반 핵연료 물질(129)은 제한하지 않지만 이산화우라늄(UO2), 이산화플루토늄(PuO2), 또는 이산화토륨(ThO2)을 포함할 수 있다. 더욱이, 산화물 기반 핵연료 물질(129)은 제한하지 않지만 PuO2와 열화 또는 천연 UO2의 혼합물 등의 혼합된 산화물 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 질화물 기반 핵연료 물질(131)은 제한하지 않지만 우라늄-질화물 또는 플루토늄 질화물을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 탄화물 기반 핵연료 물질은 제한하지 않지만 우라늄 탄화물(132)을 포함할 수 있다. 본 발명의 핵연료 원소(204)에 포함하기에 적절한 세라믹 핵연료 물질의 상기 목록은 제한으로서 해석되지 않고 단순히 예시로서 해석되어야 한다.
본 발명의 핵연료(200)에 실시하기 위한 핵연료 원소(204)의 제조는 다양한 물질 처리 기법을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 핵연료 원소는 볼 밀링 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 세라믹 물질(128) 또는 금속성 물질(124) 또는 그 전구체는 선택된 치수를 따라 특성 길이(206)를 갖는 복수 개의 핵연료 원소(204)를 제조하도록 볼 밀링 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 이산화우라늄 분말은 핵연료의 고형화된 형태에서 적절한 핵분열 생성물(108)의 확산을 제공하는 데에 필요한 임계 크기 이하로 이산화우라늄 내의 평균 입자 크기를 달성하도록 추가 볼 밀링(예컨대, 습식 밀링, 건식 밀링, 고에너지 볼 밀링 또는 반응성 볼 밀링) 처리를 받을 수 있다. 볼 밀링 처리는 당업계에 널리 알려져 있고 큰 범위의 크기에 걸쳐 입자 크기를 생성할 수 있다. 몇몇의 경우에, 볼 밀링은 1-5 nm 만큼 작은 입자 크기를 생성할 수 있는 것으로 알려졌다. 예컨대, 밀링 프로세스는 0.001 내지 100 ㎛의 크기 범위의 입자를 생성하기에 충분한 시간 동안 이산화우라늄 분말의 용적에 적용될 수 있다. 상기 예들은 단순히 예시로서 해석되어야 한다는 것을 인지해야 한다. 당업자라면 본 발명에서 실시하기 위한 입자 형태의 핵연료 원소를 생성하기에 적절한 다양한 물질 및 물질 조건에 적용될 수 있는 광범위한 볼 밀링 절차가 존재한다는 것을 알 것이다. 서브-10 nm 레벨에 대한 볼 밀링 금속 및 세라믹 분말의 원리는 전반적으로 본 명세서에 참조로 합체되는, A.S. Edelstein 및 R.C. Cammarata의 "Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications"(1판, Taylor & Francis Group, 1996년)에 설명되어 있다. 산화물 세라믹의 고에너지 볼 밀링의 원리는 전반적으로 본 명세서에 참조로 합체되는, S. Indris 등의 "Nanocrystalline Oxide Ceramics Prepared by High-Energy Ball Milling"(Journal of Materials Synthesis and Processing, 8권, 번호 3/4, 2000년)에 설명되어 있다.
볼 밀링 외에, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 추가의 기계 처리 기법을 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 치수에서 감소된 두께를 갖는 핵연료 원소(204)를 제조하기에 적절한 기계적 프로세스를 이용하여 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 제조할 수 있다. 예컨대, 냉간 롤링 프로세스를 이용하여 토륨 등의 금속 핵연료 물질의 평탄한 얇은 시트를 제조할 수 있다. 금속성 핵연료 시트는 시트의 내부로부터 시트의 표면으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 거리보다 작은 두께로 냉간 롤링될 수 있다. 다른 예로서, 드로잉 프로세스를 이용하여 금속 핵연료 물질의 얇은 와이어 구조를 제조할 수 있다. 금속성 핵연료 와이어는 와이어의 내부로부터 와이어의 표면으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 거리보다 작은 단면 반경으로 드로잉될 수 있다. 당업자라면 본 발명의 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 제조하는 데에 적절한 다양한 기계 처리 기법이 존재한다는 것을 인지할 것이다. 전술한 와이어 및 평탄한 시트는 본 발명의 기계적으로 형성된 핵연료 원소(204)의 형태에 관한 제한을 나타내지 않고 사실상 단순히 예시적이다.
다른 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 나노구조화 기법을 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 나노구조화 기법은 나노와이어, 나노튜브, 나노봉, 나노시트, 나노링 등을 형성하도록 실시될 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 금속 산화물 기반 핵연료 물질의 나노구조화로부터 형성된 나노봉을 포함할 수 있다. 예컨대, 금속 산화물 물질의 나노봉은 10 ㎛의 길이에 40 nm 만큼 작은 두께를 갖도록 제조되었다. 금속 산화물 나노봉 형성의 원리는 전반적으로 본 명세서에 참조로 합체되는, 1999년 4월 27일자로 허여된 미국 특허 제5,897,945호에 설명되어 있다.
본 발명의 핵연료 원소(204)는 다양한 방식으로 제조될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 핵연료(200)의 실시의 정황을 기초로 하여, 한가지 제조 방법이 다른 제조 방법보다 우수할 수 있다는 것을 또한 인지해야 한다. 다양한 제조 방법의 주요 특징은 응결된 핵연료(200)에서 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 제공하는 데에 필요한 임계 거리보다 작거나 동일한 크기를 갖는 핵연료 원소(204)를 생성하는 수단을 제공할 수 있다는 것이다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세스를 이용하여 핵연료의 제조된 핵연료 원소(204)의 크기, 형태 또는 다른 특징을 정련할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 물질 처리 기법을 이용하여 하나 이상의 치수를 따라 핵연료 원소(204)의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 하나 이상의 물질 처리 기법을 이용하여 하나 이상의 치수를 따라 핵연료 원소(204) 내에서 그레인 크기를 감소시킬 수 있다. 물질 처리 기법은 제한하지 않지만 냉간 가공, 어닐링, 템퍼링, 정규화, 화학적 처리, 기계적 처리, 조사, 고온 환경에 대한 노출, 다공률 제어, 또는 텍스쳐 제어를 포함할 수 있다. 다양한 적용 가능한 프로세스를 이미 본 명세서에서 설명하였다. 상기 물질 처리 기법의 이전의 설명이 현재 제공되는 고형화되지 않은 핵연료 원소(204)의 처리로 확장될 수 있다.
일 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부는 3차원의 기하학적 형태를 갖는 핵연료 원소(204)를 포함할 수 있다. 예컨대, 3차원의 기하학적 형태의 핵연료 원소(204)는 규칙적이거나 불규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 구형 원소, 원통형 원소, 타원체 원소, 도넛형 원소, 또는 장사방형 원소를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 일부는 제한하지 않지만 입자 핵연료 원소, 선형 핵연료 원소, 또는 평탄한 핵연료 원소를 포함할 수 있다. 예컨대, 입자 핵연료 원소는 제한하지 않지만 구형 입자, 원통형 입자, 타원체 입자, 또는 불규칙적인 형태의 입자를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 선형 핵연료 원소는 제한하지 않지만 원통형으로 형성된 와이어, 또는 원통형 형태의 봉 또는 작은 막대기를 포함할 수 있다. 추가의 경우에, 평탄한 핵연료 원소는 제한하지 않지만 직사각형 "시트" 형태의 핵연료 원소를 포함할 수 있다.
이하, 도 2c 내지 도 2e를 참조하면, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)는 핵연료(200)의 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 모든 치수를 따른 특성 길이(206)를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 "a"로 나타내는 "높이"와, "b"로 나타내는 "폭"의 크기가 유사하도록 가공될 수 있다. 따라서, 핵분열 생성물(108)은 그레인 내의 모든 치수를 따라 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 효율적으로 확산할 수 있다. 이 정황에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소의 "크기"를 특징으로 할 수 있다. 핵연료 원소의 크기(206)는 핵연료 원소(204)가 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 경계(212)로 적절한 확산을 허용하기에 충분히 작도록 선택될 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(206)를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2d에 도시된 바와 같이, 핵연료(200) 내에 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(106)의 소정 치수를 따른 선택된 특성 길이(206)를 갖도록 가공될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)의 경우에, 핵연료 원소(204)는 도 2d에 치수 "a"로서 도시된, 핵연료 원소(204)의 "얇은" 치수를 따른 선택된 특성 길이를 가질 수 있다. 다른 경우에, 세장형의 구조를 갖는 핵연료 원소(204)의 경우, 핵연료 원소(204)는 도 2d에서 치수 "b"로서 도시된, 핵연료 원소(204)의 "두꺼운" 치수를 따른 선택된 특성 길이를 가질 수 있다. 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 경계(212)로 적절한 확산에 요구되는 치수보다 작은 적어도 하나의 특성 길이(206)만을 가질 필요가 있다는 것을 인지해야 한다. 그러나, 핵연료 원소(204)의 모든 치수는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 경계(212)로 핵분열 생성물(108)의 적절환 확산에 요구되는 거리보다 작거나 동일한 특성 길이(206)를 가질 수 있다는 것이 또한 인지된다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 적어도 하나의 치수는 선택된 방향(234)을 따른 특성 길이(206)를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(200) 내에 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)에서 소정 방향을 따른 선택된 특성 길이(206)를 갖도록 가공될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)는 핵연료(200) 내에서 선택된 방향(234)을 따른 선택된 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 경계(212)로 열 전달을 최대화시키도록 선택되는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 치수를 따른 특성 길이(204)를 가질 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 핵연료 원소(204)는 도 2e에 도시된 그 좁은 치수가 핵연료(200)에서의 열 구배(236)에 실질적으로 수직으로 정렬되도록 배향될 수 있다. 그러한 배열은 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로의 열 전달에 일조하고, 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 확산에 일조한다. 다른 예(도시 생략)로서, 본 발명의 핵연료(200)를 이용하여 제조되는 구형 연료 페블에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 원통형 펠릿의 반경 방향 열 구배에 실질적으로 수직인 좁은 치수를 갖도록 배치될 수 있다. 도 2c, 도 2d 및 도 2e의 예시는 본 발명과 일관된 복수 개의 핵연료 원소(204)의 간소화된 개념의 예시를 나타내고 사실상 개요로서 해석되어서는 안된다는 것을 유념해야 한다. 또한, 당업자라면, 본 명세서에서 이미 그리고 추가 설명되는 다양한 물질 처리 기법(예컨대, 냉간 가공 및/또는 어닐링, 압축, 또는 압출)이 도 2의 대칭형 핵연료 원소 구조, 및 도 2d 및 도 2e에 예시된 변형된 세장형 핵연료 원소 구조를 생성하도록 실시될 수 있다는 것을 인지해야 한다.
다른 실시예에서, 여기서 핵연료(200)의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 본 명세서에서 이미 설명된 핵연료(100)의 복수 개의 그레인(104)과 유사한 평균 크기 및 통계 분포(예컨대, 계산 통계 및 공간 분포 통계) 등의 제어 가능한 통계 속성을 포함할 수 있는데, 이는 순간적인 정황으로 연장된다.
다른 실시예에서, 핵연료 원소(204)의 내부로부터 핵연료 원소의 표면으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 거리는 다양한 조건에 따라 좌우될 수 있다. 상기 조건은 제한하지 않지만 핵연료(200)의 작동 조건[예컨대, 핵연료(200) 내의 작동 온도 또는 온도 유도된 압력], 핵연료(200)의 화학 조성, 핵분열 생성물 발생률, 또는 핵연료(200) 내에 핵분열 생성물의 핵생성을 억제하는 데에 필요한 크기를 포함할 수 있다. 핵연료(100)의 정황에서 이들 조건의 설명은 순간적인 정황으로 연장하도록 해석되어야 한다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 복수 개의 이송 통로(216)가 상호 연결된 통로(214)의 시스템을 형성할 수 있다. 예컨대, 이미 설명된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(204)가 핵연료(200) 내에서 감소하기 때문에, 핵연료(200) 내에서 핵연료 원소 표면(212)의 공간 밀도, 및 이에 따라 이송 통로(216)의 공간 밀도가 증가된다. 이송 통로 밀도의 증가는 2가지 목적에 소용된다. 첫째, 핵연료(200)의 용적(202)의 기하학적 표면(201)과 교차하는 이송 통로의 갯수는 이송 통로(216)의 갯수가 핵연료(200) 내에서 증가할 때에 증가하게 된다. 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)과 교차하는 이송 통로(216)의 증가의 결과로서, 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 표면(212)으로부터 경계 네트워크(214)를 통해 이송될 수 있는 핵분열 기체(118)의 양이 증가한다. 둘째, 소정의 이송 통로(216)가 다른 이송 통로(216)와 교체할 가능성은 이송 통로 밀도가 핵연료(200) 내에서 증가할 때에 증가하게 된다. 따라서, 핵연료(100)의 감소된 핵연료 원소의 크기(206)는 기하학적 표면(201)에 대해 개방된 이송 통로(216)의 갯수 증가 및 다수의 이송 통로(216)들 사이에서 상호 연결의 빈도 증가를 초래할 수 있고, 이들 모두는 핵연료 원소(212)로부터 기하학적 표면(201)으로 효율적인 핵분열 기체 이송을 용이하게 한다.
일 실시예에서, 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)는 전반적으로 핵연료(200) 내의 다공률을 제어함으로써 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 핵연료(200)의 다공률은 핵연료(200)의 고체 고형화된 용적(202)으로 복수 개의 핵연료 원소(204)의 고형화 시에 프레싱 및 소결 파라미터의 변형에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 경계 네트워크(214)의 강인성은 프레싱 압력, 소결 온도, 소결 시간, 환원 분위기의 존재, 결합제 파라미터를 포함하는 군 중 적어도 하나를 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 따라서, 핵연료(200)의 제조 중에, 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 품질은 특히 핵연료 원소 크기(204), 결합제 혼합물 농도, 결합제의 타입, 압밀 압력, 소결 온도, 어닐링 온도, 어닐링 시간 및 핵연료 원소 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다. 이는 소결의 정황에서 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 형성을 결정할 수 있는 파라미터들의 예시적인 목록을 단순히 나타낸다는 점을 유념해야 한다.
소결 및/또는 압밀 프로세스가 금속성 핵연료 원소 또는 세라믹 핵연료 원소의 고형화에 적용될 수 있다는 것이 또한 예상된다. 금속을 소결하는 원리는 전반적으로 1991년 2월 12일자로 허여된 미국 특허 제4,992,232호 및 1940년 12월 31일자로 허여된 미국 특허 제2,227,177호에 설명되어 있고, 이들 특허는 본 명세서에 참조로 합체된다. 세라믹을 소결하는 원리는 전반적으로 2004년 10월 26일자로 허여된 미국 특허 제6,808,656호 및 1976년 11월 30일자로 허여된 미국 특허 제3,995,000호에 설명되어 있고, 이들 특허는 본 명세서에 참조로 합체된다. 다양한 분위기의 존재 하에 이산화우라늄 및 그 전구체를 소결하는 원리는 J. Williams 등의 "Sintering uranium oxide of composition UO2 to U3O8 in various atmospheres"(Journal of Nuclear Materials, 1권, 1959년 4월 1일, 28-38쪽)에 설명되어 있고, 이 문헌은 본 명세서에 참조로 합체된다.
여기서, 핵연료(100) 내에 핵분열 기체(118)의 경계 네트워크 성장의 촉진, 공극 구역 성장을 통한 경계 네트워크의 형성, 또는 침전을 통한 경계 네트워크의 형성 등의 경계 네트워크(114) 형성의 이전에 설명된 양태는 순간적인 정황으로 확장하도록 해석되어야 한다.
일 실시예에서, 핵연료(200)의 선택된 밀도는 핵연료 물질의 이론 밀도보다 작은 밀도를 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 물질의 이론 밀도의 70%의 밀도를 갖는 고체의 고형화된 용적으로 고형화될 수 있다. 다른 경우에, 밀도는 물질의 이론 밀도의 98%일 수 있다. 일반적으로, 핵연료(200)의 밀도에 대한 특정한 요건은 없다. 오히려, 밀도는 개별적으로 실시의 명세에 따라 선택되어야 한다. 요구되는 최소 밀도는 핵연료(200)의 요구되는 출력 밀도의 함수이다. 현재의 실시 연료를 기초로 하여, 가장 최근의 원자로 시스템은 대략 68% 이상의 연료 밀도를 필요로 하지만, 이는 제한으로서 해석되어서는 안된다. 여기서, 핵연료(100)의 밀도는 물질의 이론 밀도의 68%보다 상당히 아래일 수 있다는 것이 예상된다. 예컨대, 핵연료(100)의 연료 밀도는 물질의 이론 밀도의 50% 미만일 수 있다. 선택된 밀도는 개방형 경계 네트워크(114)에 의해 제공되는 핵분열 생성물 이송 요건과 핵연료(200)의 출력 밀도 요건의 균형을 맞출 수 있다. 여기서, 소정의 용례에 사용되는 정확한 밀도는 특정한 실시에서 제공되는 시행 착오를 기초로 하여 또는 컴퓨터 모델링 기법을 통해 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 몰드를 이용하여 고형화되고 압밀되고 소결될 수 있다. 이 프로세스는 자립형 연료 세그먼트를 초래할 수 있다. 연료 세그먼트의 형태는 제한하지 않지만 봉, 작은 막대기, 플레이트, 시트, 고리, 구, 또는 임의의 다른 3차원 형태를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204)를 튜브 등의 용기로 고형화시킴으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 구형 입자 형태의 핵연료 원소(204)의 분말은 관형 용기로 고형화될 수 있다.
이하, 도 2f를 참조하면, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 그레인을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 개별적인 핵연료 원소(204)(예컨대, 입자)는 복수 개의 그레인을 포함할 수 있다. 핵연료 원소(204)는 구성 그레인이 그레인 내부로부터 핵연료 원소(204)의 그레인 경계로 핵분열 생성물(108)의 확산을 보장하기에 충분히 작은 크기를 갖는 것을 보장하는 방식으로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소 내부(210)의 그레인 경계로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 하나 이상의 핵분열 생성물(108)을 이송하도록 구성되는 하나 이상의 이송 통로를 포함할 수 있다. 핵연료 원소(204)의 그레인 구조 및 이송 통로 요건은 본 명세서에서 이전에 제공되는 설명과 일관된다.
이하, 도 2g를 참조하면, 핵연료(200)의 하나 이상의 핵연료 원소(204)는 계면층(218)을 포함할 수 있다. 여기서, 핵연료(100) 내에 계면층 형성의 이전에 설명된 양태는 순간적인 정황으로 확장하도록 해석되어야 한다.
이하, 도 2h 내지 도 2j를 참조하면, 핵연료 원소(204)는 기계적 고형화 방법을 이용하여 고체 용적(202)으로 고형화될 수 있다. 예컨대, 도 2h에 도시된 바와 같이, 복수 개의 평탄한 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 고형화된 스택을 형성하도록 적층될 수 있다. 이 예에서, 이후의 핵연료 원소(204)들 사이에 스페이서층을 제공하도록 평탄한 핵연료 원소(204)의 표면 상에 계면 구역(218)이 선택적으로 성장되거나 퇴적될 수 있다는 것이 또한 예상된다. 더욱이, 스페이서층은 스페이서층의 다공률이 제어될 수 있을 때에 경계 네트워크(114)를 형성하도록 작용하여 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 기체(118)의 충분한 이송을 허용할 수 있다. 이 정황에서, 경계 네트워크(114)의 통로는 임의의 단일 통로가 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)에 대해 개방형 통로를 갖기 때문에 상호 연결될 필요가 없다는 것을 또한 유념해야 한다.
도 2i에 도시된 다른 예에서, 평탄한 핵연료 원소(204)는 고형화된 원통형의 핵연료(200)로 "롤링"될 수 있다. 예컨대, 토륨 등의 충분히 연성인 금속성 핵연료 원소(204)가 도 2i에 예시된 롤링된 연료를 형성하도록 사용될 수 있다. 더욱이, 전술한 스페이서층이 도한 선택적으로 핵연료 표면(200)에 개방형 통로를 형성하도록 사용될 수 있다.
도 2j에 도시된 다른 예로서, 복수 개의 와이어 형태의 핵연료 원소(204)가 고형화된 핵연료(200)로 직조될 수 있다. 예컨대, 금속성 핵연료 물질을 처리하여 형성되는 와이어 구조가 도 2j에 예시되는 고형화된 핵연료(200)로 직조될 수 있다. 여기서, 핵연료 와이어(210)의 직경이 대략 5 내지 100 ㎛의 직경을 가질 수 있다는 것이 예상된다. 그러나, 이 두께는 제한이 아니라 단순히 예시로서 고려되어야 한다.
다른 실시예에서, 핵연료(200)의 고형화된 용적은 본 명세서에 이미 설명된 다양한 프로세스(예컨대, 물질 처리 기법)을 이용하여 처리될 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)는 제한하지 않지만 냉간 가공, 어닐링, 템퍼링, 정규화, 화학적 처리, 또는 조사 등의 하나 이상의 처리 기법을 받을 수 있다. 본 명세서에서 이전에 제공된 연료 피스 처리의 이전 설명은 순간적인 정황으로 적용되어야 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 변형예가 예시되어 있다. 일 양태에서, 본 발명의 핵연료(100, 200)는 핵연료(100, 200)의 용적 내에 분산되는 복수 개의 분산제 입자(318)를 더 포함할 수 있다. 분산제 입자는 핵연료(100) 내에 우선적인 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(108)] 점유 장소로서 기능할 수 있다.
일 실시예에서, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 세라믹 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자는 하나 이상의 산화물 입자, 질화물 입자, 또는 탄화물 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자의 일부는 제한하지 않지만 안정 산화물을 포함할 수 있다. 핵연료 세팅에서 실시하기에 적절한 안정 산화물의 한가지 타입은 이산화지르코늄이 있다. 그러나, 지르코늄은 중성자 흡수로 인해 핵연료 세팅에서 중성자 문제가 있다는 것이 인지된다. 따라서, 금속 합금 또는 세라믹 기반 핵연료에서 지르코늄의 중량%는 대략 0 내지 10%가 되어야 한다. 그러나, 이는 특정한 정황에서 지르코늄 농도가 10%를 초과할 수 있다고 예상될 때에 제한으로 고려되어서는 안된다. 지르코늄 산화물 기반 물질 외에, 제한하지 않지만 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물, 크롬 산화물, 및 티타늄 산화물 등의 다양한 다른 산화물 기반 물질이 본 발명의 실시에 적절할 수 있다는 것이 또한 예상된다. 다른 실시예에서, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 금속성 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자는 하나 이상의 금속 입자, 금속 합금 입자, 또는 금속간 입자를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 분산제 입자(318)는 입자 쉘을 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자는 산화물 물질의 실질적으로 중공인 쉘로 이루어질 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 금속성 입자는 산화 프로세스를 받을 수 있다. 이 산화 프로세스는 하나 이상의 입자의 표면에 산화물층을 초래할 수 있다. 하나 이상의 입자의 금속성 내부는 중공의 산화물 쉘로 이루어지는 입자 또는 분산제 입자를 남겨두고 입자의 금속성 중앙을 용해시키도록 작용하는 추가의 처리 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 우라늄 기반 금속은 우라늄 산화물의 중공 쉘 분산 입자를 제조하도록 이용될 수 있다. 우라늄 산화물 쉘 분산제 입자는 대략 1 ㎛의 크기를 갖도록 제조될 수 있다. 상기 설명은 제한을 나타내지 않고 단순히 제한으로서 해석되어야 한다는 것을 인지해야 한다. 여기서, 전술한 개념은 다른 금속 및 금속 합금(예컨대, 플루토늄, 우라늄-플루토늄, 우라늄-지르코늄, 또는 토륨)과 다른 쉘 물질(예컨대, 질화물 또는 탄화물)로 확장될 수 있다는 것이 예상된다.
다른 실시예에서, 도 3에 예시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)를 따라 분포될 수 있다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 (예컨대, 핵연료 물질의 고형화 전에) 핵연료 물질 내에 분산될 수 있다. 이어서, 핵연료 물질 내로 분산제 입자의 분산 후에, 핵연료 물질은 핵연료(100)의 고체 용적(102)으로 고형화될 수 있다. 고형화된 핵연료(100)는 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖는 복수 개의 그레인을 포함할 수 있다. 또한, 고형화된 핵연료는 핵연료(100)의 그레인 경계(110)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면으로 핵분열 생성물(108)를 이송하도록 구성되는 경계 네트워크(114)를 포함할 수 있다. 한가지 경우에, 분산제 입자(138)는 캐스팅 전에 용융 금속 또는 금속 합금 핵연료로 분산될 수 있다. 다른 경우에, 분산제 입자는 압밀 및 소결 전에 금속 산화물 핵연료 분말 내에서 분산될 수 있다. 또 다른 경우에, 분산제 입자(138)는 고형화되고 결정화된 핵연료 물질(100)의 그레인 경계를 따라 국부화될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 4에 예시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 핵연료(200)에서 핵연료 원소(204)의 표면을 따라 분포될 수 있다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 적절한 핵분열생성물(108)의 확산을 유지하는 데에 적절한 특성 길이(206)를 갖는 고형화되지 않은 핵연료 원소(204)(예컨대, 구형의 이산화우라늄 입자의 분말)의 용적 내에 분산될 수 있다. 이어서, 핵연료 물질로 분산제 입자(318)의 분산 후에, 핵연료 물질은 핵연료(100)의 고체 용적(102)으로 고형화될 수 있다. 고형화된 핵연료(200)는 핵연료 원소 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면으로 핵분열 생성물(108)을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크(114)를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 압밀 및 소결 전에 금속 산화물 핵연료 분말로 분산될 수 있다. [분산된 분산제 입자(318)와 함께] 복수 개의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 및 소결 등의 고형화 프로세스를 이용하여 고형화될 수 있다.
핵연료(100)의 그레인 경계(112) 및 핵연료(200)의 핵연료 원소 표면(212)에 배치된 분산제 입자는 그레인(104) 또는 핵연료 원소(204) 내로부터 확산하는 핵분열 기체(118)를 위한 우선적인 점유 장소로서 기능할 수 있다. 이 방식에서, 분산제 입자(318)는 핵연료(100) 및 핵연료(200)에서 경계 네트워크(114 또는 214)의 생성을 용이하게 하도록 각각 작용할 수 있다. 핵연료(100)의 경우에, 분산제 입자(318) 지점에서 핵분열 기체(118)의 우선적인 핵생성은 본 명세서에서 이전에 설명된 "개방형" 기포 형성을 용이하게 하도록 작용할 수 있다. 핵연료(200)의 경우에, 분산제 입자(318)에서 핵분열 기체(118)의 우선적인 핵생성은 핵연료 원소(204)들 사이의 구역에서 연결된 공극 구역을 생성하도록 작용하고 다공률 제어에 일조할 수 있다.
다른 실시예에서, 분산제 입자(318)는 저밀도의 기하학적 배열을 생성하도록 핵연료(100 또는 200)의 용적에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다. 예컨대, 원통형 연료 펠릿의 경우에, 분산제 입자(318)는 저밀도 원통형 동심 쉘을 생성하는 방식으로 핵연료(100 또는 200)에 걸쳐 분포될 수 있다. 다른 예에서, 구형 연료 세그먼트의 정황에서, 분산제 입자(318)는 저밀도 구형 동심 쉘을 생성하는 방식으로 핵연료(100 또는 200)에 걸쳐 분포될 수 있다. 더욱이, 소정의 연료 세그먼트 내의 분산제 입자의 밀도는 연료 세그먼트 내에서 공간적으로 변경될 수 있다. 예컨대, 원통형 연료 펠릿의 경우에, 최대 밀도는 연료 펠릿의 중앙에 존재할 수 있고, 분산제 입자 밀도는 연료 펠릿의 중앙으로부터 거리의 함수로서 감소한다[#53의 4:00 참조].
다른 실시예에서, 냉간 가공된 핵연료 물질의 그레인 구조의 재결정화를 억제하도록 핵연료(100)에 분산제가 도입될 수 있다는 것이 또한 예상된다. 그 결과, 핵연료 물질의 용적 내로 입자의 분산은 핵연료(100)에서 적절한 핵분열 생성물의 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 평균 그레인 크기(106)를 달성하는 데에 일조할 수 있다. 예컨대, 선택된 입자 타입은 고체 금속성 핵연료 피스로의 고형화 전에 핵연료 물질로 도입될 수 있다. 예컨대, 입자는 0 내지 40%의 용적 분율로 도입될 수 있다. 일반적으로, 분산제 입자의 용적 분율의 증가가 재결정화 시에 핵연료(100)의 그레인 크기에서의 감소를 초래할 수 있다는 것이 관찰되었다. 또한, 재결정화 시에 그레인 크기(106)는 또한 핵연료 물질로 도입된 분산제 입자의 크기의 함수일 수 있다. 핵연료 물질로 도입된 입자 크기는 0.005 내지 50 ㎛일 수 있다. 일반적으로, 입자 크기가 감소함에 따라, 재결정화 시에 그레인의 크기가 또한 감소한다. 이 개념은 흔히 "제너 피닝(Zener pinning)"으로 지칭된다.
분산제 입자의 궁극적인 선택은 특히 원하는 그레인 크기(106) 또는 핵연료 원소 크기(206), 핵연료의 주요 물질과 분산제 입자의 화학적 융화성, 고온 환경에 대한 노출 시에 핵연료 내에서의 이동 가능성, 및 분산제 입자의 중성자 단면에 따라 좌우될 수 있다.
핵연료(100)의 그레인(104) 또는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 정확한 크기는 개별적으로 결정될 수 있다. 그레인(104) 또는 핵연료 원소(204)의 요구 크기는 제한하지 않지만 원자로 타입, 밀도 요건(즉, 출력 밀도 요건이 최소 밀도를 요청할 수 있음), 핵연료의 화학 조성, 실시 온도, 핵연료의 요구 수명 등을 비롯한 다양한 인자에 따라 좌우될 수 있다. 따라서, 이들 인자는 본 발명의 핵연료의 특정 실시예를 가공할 때에 고려되어야 한다.
이하는 핵연료의 제조 방법을 도시하는 일련의 플로우차트이다. 이해를 쉽게 하기 위해, 플로우차트는 최초의 플로우차트가 예시적인 실시를 통한 실시를 나타내고, 그 후에 다음의 플로우차트가 하나 이상의 이전에 제공된 플로우차트에서 하위 구성 작동 또는 추가 구성 작동으로서 최초의 플로우차트의 변형 실시 및/또는 확장을 나타내도록 체계화되어 있다. 당업자라면 본 명세서에 이용된 소개 스타일(예컨대, 예시적인 실시를 나타내는 플로우차트의 소개를 시작하고, 그 후에 후속 플로우차트에서 추가 및/또는 다른 상세를 제공하는)이 전반적으로 다양한 프로세스 실시의 신속하고 용이한 이해를 허용한다는 점을 알 것이다. 또한, 당업자라면 본 명세서에 사용되는 소개 스타일이 또한 모듈형 및/또는 객체 지향형 프로그램 설계 패러다임에 매우 적합하다는 것을 또한 알 것이다.
도 5는 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(500)를 예시한다. 도 5 및 다양한 작동 플로우의 예를 포함하는 이하의 도면에서, 논의 및 설명은 도 1a 내지 도 4의 전술한 예에 대해 및/또는 다른 예 및 정황에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 작동 플로우는 다수의 다른 환경 및 정황에서, 및/또는 도 1a 내지 도 4의 변경 버전에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 다양한 작동 플로우가 예시된 순서로 제공되지만, 다양한 작동은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시작 작동 후에, 작동 플로우(500)는 제공 작동(510)으로 이동한다. 제공 작동(510)은 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 핵연료 물질은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되며, 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질은 복수 개의 그레인(104)을 갖는 핵연료 물질의 용적(102)으로 고형화될 수 있다. 예컨대, 금속성 핵연료 물질(124)의 용적(102)은 용융 상으로부터 고체 핵연료 피스로 캐스팅될 수 있다. 다른 경우에, 세라믹 핵연료 물질(128)은 압밀 및 소결 프로세스 중에 형성될 수 있다. 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 추가 처리를 위해 제공될 수 있다.
이어서, 처리 작동(520)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인(104) 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106) 및 그레인(104) 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계(112)로부터 핵연료 물질의 용적(102)의 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(114)를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부(110)로부터 적어도 하나의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 프로세스 단계는 핵연료 물질의 용적(102) 내에 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 핵연료 물질(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 또는 연료 페블)의 용적(102)에서 수행될 수 있다. 또한, 제1 프로세스 단계 또는 제2 프로세스 단계에서, 경계 네트워크(114)는 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하기에 적절하다.
도 6은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 6은 처리 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(602), 작동(604), 및/또는 작동(606)을 포함할 수 있다.
작동(602)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 물질 처리 기법은 핵연료(100) 내의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 크기 미만으로 감소시키도록 채용될 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 물질 처리 단계는 원자로 연료(100) 내에 경계 네트워크(114)를 형성하거나 그 형성을 용이하게 하도록 채용될 수 있다. 더욱이, 그레인 크기(106)가 핵연료(100) 내에서 감소함에 따라, 경계 네트워크(114)의 잠재적인 이송 통로(116)의 갯수가 증가하여, 경계 네트워크(114) 내에 상호 연결 빈도를 증가시키고 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)과 교차하는 통로(116)의 갯수를 증가시킨다. 또한, 그레인 크기(106) 감소 및 경계 네트워크(114) 형성은 단일 프로세스 단계 또는 다중 프로세스 단계를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 작동(604)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서 캐스트 핵연료 물질의 압출, 벤딩, 압축, 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(606)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(100)는 핵연료(100) 내에 원하는 그레인 크기(106)를 달성하도록 재결정화 온도 미만의 온도로 어닐링될 수 있다. 다른 경우에, 캐스팅 프로세스 중에, 원자로 연료(100)는 핵연료 물질로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 탄소 또는 질소 등의 침전제의 이동을 용이하게 하도록 어닐링될 수 있다.
도 7은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 7은 처리 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(702), 및/또는 작동(704)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(702)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 정규화 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 냉간 가공 프로세스를 받은 후에, 원자로 연료(100)는 상한 임계 온도를 초과하는 온도로 어닐링될 수 있다. 핵연료(100)는 선택된 시간량 동안 상승된 온도로 유지된 다음에, 공기 중에서 주위 온도로 냉각될 수 있다.
또한, 작동(704)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 템퍼링 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)의 핵연료 물질의 조성은 어닐링 시에 침전제(예컨대, 탄소)의 침전에 적절할 수 있다. 예컨대, 템퍼링 프로세스는 제한하지 않지만 탄소 등의 침전제를 침전시키도록 이용될 수 있다. 핵연료(100)의 그레인 구조로의 이러한 침전제의 침전은 그레인(104)의 그레인 크기(106)의 감소 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 형성을 초래할 수 있다.
도 8은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 8은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(802), 및/또는 작동(804)을 포함할 수 있다.
작동(802)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 화학적 처리 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 이산화우라늄의 용적(102)은 화학량론적 UO2 상의 일부를 UO1 .8 등의 비화학량론적 산소 환원 상으로 변환시키도록 산소 환원 가스(예컨대, 수소-아르곤 혼합물 또는 수소-질소 혼합물)의 존재 하에 어닐링 프로세스를 받을 수 있다. 반화학량론적 상은 화학량론적 상에 비해 감소된 그레인 크기를 갖는다.
작동(804)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 다공률 제어 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링 프로세스 또는 용융 프로세스) 또는 화학적 처리 프로세스를 통해 제어될 수 있다.
도 9는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 9는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(902), 및/또는 작동(904)을 포함할 수 있다.
작동(902)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 텍스쳐는 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링) 또는 화학적 처리 프로세스(예컨대, 도핑)를 통해 제어될 수 있다.
작동(904)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 기계적 처리 프로세스(예컨대, 압축, 드로잉 등)를 받을 수 있다.
도 10은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 10은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1002), 작동(1004), 및/또는 작동(1006)을 포함할 수 있다.
작동(1002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 조사될 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 원자로 세팅에서 실시될 수 있다. 원자로 세팅에서의 실시 전에, 핵연료(100)의 그레인 크기(106)는 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 생성된 핵분열 가스(예컨대, 제논 또는 크립톤)의 적절한 확산에 필요한 임계 크기 미만의 크기를 갖도록 가공될 수 있다. 결과적으로, 원자로 세팅에서 실시될 때에, 핵연료(100)의 핵분열 프로세스 중에 생성된 핵분열 가스는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에서 효율적으로 핵생성할 수 있다. 이는 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 가스의 이송에 적절한 경계 네트워크(114)의 생성을 용이하게 할 수 있다.
작동(1004)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 원자로에서 이용될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 내에 상승된 복사 환경 및/또는 고온은 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에서 효율적인 핵생성을 초래할 수 있다. 이는 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 가스의 이송에 적절한 경계 네트워크(114)의 생성을 용이하게 할 수 있다.
작동(1006)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 고온 환경에 노출될 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 원자로 세팅에서 실시될 수 있다. 핵연료 그레인 구조는 원자로 연료(100)가 핵분열을 받을 때에 발생하는 고온 환경의 이점을 갖도록 구성(예컨대, 냉간 가공)될 수 있다. 핵연료(100)의 일부의 핵분열에 의해 생성되는 열 에너지는 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키거나 더 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 작용할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 핵분열 프로세스 중에 생성되는 열 에너지는 핵연료 물질 내에서 탄소 또는 질소 등의 침전제의 이동을 용이하게 하도록 작용할 수 있다. 열 활성 시에, 침전제는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 이동하여 경계 네트워크(114)의 형성에 일조할 수 있다.
도 11은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 11은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1102), 및/또는 작동(1104)을 포함할 수 있다.
작동(1102)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1g에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 일부 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 "얇은" 치수를 가질 수 있다.
작동(1104)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1h에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 핵연료(100)에서 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 그레인은 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 특성 길이(106)를 가질 수 있다.
도 12는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 12는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1202), 및/또는 작동(1204)을 포함할 수 있다.
작동(1202)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1g에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 일부 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
작동(1204)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1h에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 핵연료(100)에서 선택된 방향(134)을 따른 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 그레인은 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다.
도 13은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 13은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1302), 및/또는 작동(1304)을 포함할 수 있다.
작동(1302)은 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 선택된 거리 미만의 그레인 크기(106)를 갖는 그레인(104)의 선택된 비율을 갖는 그레인 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 2.5 ㎛의 평균 그레인 크기에서 그레인 중 65%가 4 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖도록 그레인 크기(106)의 분포를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 선택된 공간적 분포를 가질 수 있다.
작동(1304)은 특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 다른 실시예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 25%가 10 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖고, 그레인의 25%가 5 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 가지며, 그레인의 10%가 1 ㎛ 미만이도록 그레인 크기(106)의 분포를 가질 수 있다.
도 14는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 14는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1402), 및/또는 작동(1404)을 포함할 수 있다.
작동(1402)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 작동 조건의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 작동 조건에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(1404)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 작동 온도의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 작동 온도에 따라 좌우될 수 있다.
도 15는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 15는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1502)을 포함할 수 있다.
작동(1502)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 온도 유도된 압력의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(100)의 온도 유도된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
도 16은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 16은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1602), 및/또는 작동(1604)을 포함할 수 있다.
작동(1602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학적 조성의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 화학 조성의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 화학 조성(예컨대, 핵분열 물질(들)의 종류, 합금제의 종류, 핵분열 물질들의 상대 농도 등)에 따라 좌우될 수 있다.
작동(1604)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률 의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 핵분열 생성물(108)의 발생률의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(100)의 핵분열 생성물(108)의 발생률에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 핵분열 생성물(108)의 발생률(예컨대, 핵분열 기체(118)의 발생률)은 핵연료(100) 내의 핵분열률에 비례하고, 이는 다시 핵연료(100)의 출력 밀도에 따라 좌우될 수 있으며, 이는 다시 핵연료(100)의 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다.
도 17은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 17은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1702), 및/또는 작동(1704)을 포함할 수 있다.
작동(1702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로의 열 전달을 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 최대화를 위한 그레인(104)의 치수는 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 열 전달을 최대화(또는 적어도 향상)시키도록 선택될 수 있다.
또한, 작동(1704)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 적어도 하나의 치수는 그레인의 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 핵분열 기체(118)의 확산을 최대화하도록, 그레인(104)의 "얇은" 치수는 원자로 연료(100) 내의 열 구배의 방향에 실질적으로 수직으로 정렬하도록 배치될 수 있다.
도 18은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 18은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1802)을 포함할 수 있다.
작동(1802)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 핵연료(100)의 용적(102) 내의 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 일반적으로, 그레인(104)에서 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 확산률은 핵연료(100)의 그레인(104)의 평균 그레인 크기(106)에 반비례로 관련될 수 있다. 이 관점에서, 그레인(104)의 그레인 크기(106)가 감소함에 따라, 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 핵분열 기체(118)의 확산률이 증가한다. 따라서, 그레인(104) 내에 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 가공함으로써 허용 가능한 농도 레벨 내에 있도록 조정될 수 있다.
도 19는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 19는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(1902)을 포함할 수 있다.
작동(1902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 그레인 내부(110) 내에 핵분열 생성물(108)의 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 그레인(104) 내의 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 가공함으로써 그레인 내부(110) 내에서 핵분열 기체 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만에 있도록 조정될 수 있다.
도 20은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 20은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2002)을 포함할 수 있다.
작동(2002)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 단일의 제조 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내에 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 단일의 프로세스 단계를 받을 수 있다. 핵연료(100) 내에서 그레인 크기(106)의 감소 및 경계 네트워크(114)의 형성은 경계 네트워크가 핵연료(100)의 2개 이상의 그레인(104) 사이의 구역(들)에 의해 기하학적으로 형성될 수 있을 때에 밀접하게 관련된다. 이를 위해, 핵연료(100)의 그레인 크기(106)를 감소시킴으로써 핵연료(100)의 그레인 구조를 변경시키는 프로세스가 경계 네트워크(114)의 상태에 영향을 줄 것이다. 예컨대, 그레인 크기(106)의 감소는 그레인 경계(110)의 증가를 초래하고, 이는 다시 경계 네트워크(114)의 가능한 이송 통로(116)의 증가를 초래한다. 더욱이, 전술한 산소 환원 프로세스 등의 프로세스는 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인(104)의 용적을 감소시키도록 작용할 수 있다. 이러한 감소는 핵연료(100) 내에서 그레인 경계 영역을 증가시켜 더 견고한 경계 네트워크(114)를 초래할 수 있다.
도 21은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 21은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2102), 및/또는 작동(2104)을 포함할 수 있다.
작동(2102)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 하나 이상의 이송 통로(116)를 갖는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스 단계를 받을 수 있다.
또한, 작동(2104)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 2개 이상의 그레인 경계(112) 사이의 구역에 의해 형성되는 하나 이상의 이송 통로(116)를 갖는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스 단계를 받을 수 있다. 예컨대, 도 1i에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)에서의 핵분열 프로세스 중에, 핵분열 기체(118)는 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계로 확산할 수 있다. 매우 충분한 확산 레벨에서, 핵분열 기체(118)의 기포가 그레인 경계(112)에서 핵생성을 시작할 수 있다. 더욱 더 많은 핵분열 기체 기포가 그레인 경계(112)에서 형성함에 따라, "개방형" 기포 형성이 형성될 수 있어, 그레인 경계(110)로부터 연료(100)의 기하학적 표면으로 핵분열 기체(118)를 이송하기에 적절한 개방형 이송 통로(116)를 초래한다.
도 22는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 22는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2202)을 포함할 수 있다.
작동(2202)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 하나 이상의 이송 통로(116)를 갖는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스 단계를 받을 수 있는데, 하나 이상의 이송 통로(116)는 하나 이상의 그레인 경계(112)와 교차한다.
도 23은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 23은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2302), 및/또는 작동(2304)을 포함할 수 있다.
작동(2302)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 복수 개의 상호 연결된 통로를 갖는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 이송 통로(116)의 밀도가 증가함에 따라, 이송 통로(116)들 간의 상호 연결 가능성이 증가할 수 있다. 따라서, 핵연료(100) 내에서 그레인 크기(106)을 감소하기에 적절한 임의의 프로세스(예컨대, 냉간 가공 및 어닐링, 산소 환원 처리 등)를 이용하여 복수 개의 상호 연결된 통로를 형성하거나 더 형성할 수 있다.
또한, 작동(2304)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 2개 이상의 그레인(104) 사이의 2개 이상의 구역에 의해 형성되는 복수 개의 상호 연결된 통로를 갖는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 이송 통로(116)의 밀도가 증가함에 따라, 이송 통로(116)들 간의 상호 연결 가능성이 증가할 수 있다. 따라서, 핵연료(100) 내에서 그레인 크기(106)을 감소하기에 적절한 임의의 프로세스를 이용하여 2개 이상의 그레인(104) 사이의 구역에 의해 형성되는 복수 개의 상호 연결된 통로를 형성하거나 더 형성할 수 있다.
도 24는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 24는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2402)을 포함할 수 있다.
작동(2402)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 핵연료(100) 내의 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 공극 구역은 분산제 입자가 우선적인 핵분열 기체(118) 점유 장소를 형성할 때에 원자로 세팅에서 분산제(예컨대, 지르코늄 산화물 입자)가 도핑된 핵연료(100)를 이용함으로써 형성될 수 있는데, 상기 점유 장소는 핵연료(100)의 그레인 구조 내에 공극을 생성한다. 분산제 도핑 레벨 및 핵분열 기체 발생률의 증가와 함께 이들 공극의 밀도가 성장함에 따라, 공극 구역이 상호 연결되어 경계 네트워크(114)를 형성할 수 있다.
도 25는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 25는 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2502)을 포함할 수 있다.
작동(2502)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 기체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 기체(118)를 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 제논 또는 크립톤 가스를 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다.
도 26은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 26은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2602)을 포함할 수 있다.
작동(2602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 액체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료의 기하학적 표면(101)으로 액체 핵분열 생성물(119)을 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 액체 나트륨 또는 액체 세슘을 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다.
도 27은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 27은 작동(520)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2702)을 포함할 수 있다.
작동(2702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 고체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 핵연료의 기하학적 표면(101)으로 고체 핵분열 생성물(120)을 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인(104)의 그레인 경계(112)로부터 이산화우라늄 등의 금속 산화물 기반 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 텔루르 또는 세슘 등의 고체 핵분열 생성물(120)을 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성시키도록 하나 이상의 프로세스를 받을 수 있다.
도 28은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 28은 작동(510)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2802)을 포함할 수 있다.
작동(2802)은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1j에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질의 고체 용적의 그레인(104)은 그레인 내부(110)와 상이한 물질의 계면층을 포함할 수 있다. 예컨대, 그레인(104)은 산화물 기반 또는 탄화물 기반 계면층을 포함할 수 있다.
작동(2804)은 표면이 있는 세라믹 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 세라믹 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 세라믹 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 세라믹 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질은 제한하지 않지만 금속 산화물(예컨대, 이산화우라늄, 이산화플루토늄, 또는 이산화토륨) 핵연료 물질, 혼합된 산화물 핵연료 물질(예컨대, 이산화플루토늄과 열화 이산화우라늄의 혼합물), 금속 질화물(예컨대, 우라늄 질화물) 기반 핵연료 물질, 또는 금속 탄화물(예컨대, 우라늄 탄화물) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
도 29는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 29는 작동(510)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(2902), 및/또는 작동(2904)을 포함할 수 있다.
작동(2902)은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 금속 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질은 제한하지 않지만 금속(예컨대, 우라늄, 플루토늄, 또는 토륨) 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질(예컨대, 우라늄 지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 또는 우라늄 지르코늄 하이드라이드), 또는 금속간(예컨대, UFe2 또는 UNi2) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
작동(2904)은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 핵연료 물질은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형되고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 제한하지 않지만 우라늄-235 또는 플루토늄-239를 비롯한 핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제공된 핵연료는 제한하지 않지만 토륨-232를 비롯한 비핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 토륨-232는 자체로 핵분열성이 아니지만, 사실상 핵분열성인 우라늄-233을 개량하도록 이용될 수 있다.
도 30은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 30은 작동(510)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3002), 및/또는 작동(3004)을 포함할 수 있다.
작동(3002)은 이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 밀도를 갖는 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 표면을 갖고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고형화된 핵연료 물질의 용적(102)을 생성하도록 사용되는 고형화 프로세스(예컨대, 캐스팅, 압밀, 소결 등)는 선택된 밀도를 갖는 핵연료 피스를 제조할 수 있고, 선택된 밀도는 이론 밀도보다 작다. 예컨대, 핵연료 물질은 이론 밀도의 70%의 밀도로 고형화될 수 있다.
작동(3004)은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 핵연료의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 캐스팅 프로세스가 연료봉 내의 금속성 핵연료 물질을 고형화시킬 수 있고, 용융된 금속성 핵연료 물질이 이어서 고형화될 수 있다.
도 31은 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 31은 작동(510)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3102), 및/또는 작동(3104)을 포함할 수 있다.
작동(3102)은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 자립형 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 자립형의 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
작동(3104)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압밀하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 몰드 내에 배치되고 압밀되어 자립형 연료 펠릿을 형성할 수 있다.
도 32는 도 5의 예시적인 작동 플로우(500)의 변형예를 예시한다. 도 32는 작동(510)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3202), 작동(3204), 및/또는 작동(3206)을 포함할 수 있다.
작동(3202)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 소결시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 몰드 내에 배치되고 압밀 및 소결되어 자립형 연료 펠릿을 형성할 수 있다.
작동(3204)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 캐스팅시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 합금(예컨대, 우라늄-플루토늄) 등의 금속성 핵연료 물질은 몰드 내로 용융 상으로부터 캐스팅될 수 있다. 몰드 내로 캐스팅 시에, 용융된 핵연료 물질은 고형화까지 냉각 프로세스를 받을 수 있다.
작동(3206)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압출하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 합금(예컨대, 우라늄-플루토늄) 등의 금속성 핵연료 물질은 고체 핵연료 피스를 형성하도록 실온에서 또는 거의 실온에서 압출 프로세스를 받을 수 있다. 전술한 바와 같이, 저온 압출은 평균 그레인 크기가 감소된 그레인 구조를 생성하는 추가 이점을 갖는다.
도 33은 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(3300)를 예시한다. 도 33 및 다양한 작동 플로우의 예를 포함하는 이하의 도면에서, 논의 및 설명은 도 1a 내지 도 4의 전술한 예에 대해 및/또는 다른 예 및 정황에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 작동 플로우는 다수의 다른 환경 및 정황에서, 및/또는 도 1a 내지 도 4의 변경 버전에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 다양한 작동 플로우가 예시된 순서로 제공되지만, 다양한 작동은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시작 작동 후에, 작동 플로우(3300)는 제공 작동(3310)으로 이동한다. 제공 작동(3310)은 복수 개의 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 그 평균 크기가 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하기에 적절한 임계 거리보다 작도록 볼 밀링 프로세스를 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 구형 핵연료 입자는 100 nm의 평균 반경을 갖도록 제조될 수 있다.
이어서, 고형화 작동(3320)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 복수 개의 핵연료 원소(204)(예컨대, 입자)는 압밀 프로세스를 이용하여 고체 용적(202)으로 고형화될 수 있다.
도 34는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 34는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3402), 작동(3404), 및/또는 작동(3406)을 포함할 수 있다.
작동(3402)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(3404)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 물질 처리 기법이 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(3406)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 냉간 가공 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 드로잉, 벤딩, 또는 압축을 포함할 수 있다.
도 35는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 34는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3502)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(3502)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 어닐링 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 어닐링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 또한, 핵연료 원소(204)는 산소 환원 가스 등의 처리 가스의 존재 하에 어닐링될 수 있다.
도 36은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 36은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3602)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(3602)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 정규화 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 37은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 37은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3702)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(3702)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 템퍼링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 38은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 38은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3802)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(3802)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 화학적 처리 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 39는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 39는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(3902)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(3902)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 기계적 프로세스(예컨대, 볼 밀링)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 40은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 40은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4002)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(4002)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)에서 선택된 다공률을 달성하도록 다공률 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링 프로세스 또는 용융 프로세스) 또는 화학적 처리 프로세스를 통해 제어될 수 있다.
도 41은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 41은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4102)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(4102)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 복수 개의 핵연료 입자에 하나 이상의 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)의 2개 이상의 그레인에서 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 그레인 텍스쳐 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 그레인의 그레인 텍스쳐는 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링) 또는 화학적 처리 프로세스(예컨대, 도핑)를 통해 제어될 수 있다.
도 42는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 42는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4202), 작동(4204), 및/또는 작동(4206)을 포함할 수 있다.
작동(4202)은 복수 개의 핵연료 입자를 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(206)의 하나 이상의 치수를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 조사 프로세스(예컨대, 중성자 플럭스에 대한 노출)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
작동(4204)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료 원소(204)를 가공하여 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 선택된 거리보다 작거나 동일한 "얇은" 치수를 가질 수 있다.
작동(4206)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200) 내에 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(206)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
도 43은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 43은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4302), 작동(4304), 및/또는 작동(4306)을 포함할 수 있다.
작동(4302)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 일부 핵연료 원소(204)의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
작동(4304)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)에서 선택된 방향(134)을 따른 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다.
작동(4306)은 복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 선택된 거리 미만의 크기(206)를 갖는 핵연료 원소(204)의 선택된 비율을 갖는 원소 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 2.5 ㎛의 평균 크기에서 핵연료 원소 중 65%가 4 ㎛보다 작거나 동일한 크기(206)를 갖도록 핵연료 원소(예컨대, 입자) 크기(206)의 분포를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)의 고형화된 용적 내에 특성 길이의 선택된 공간적 분포를 가질 수 있다.
도 44는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 44는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4402), 작동(4404), 및/또는 작동(4406)을 포함할 수 있다.
작동(4402)은 특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 핵연료의 핵연료 원소(204)는 특성 길이(206)의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 핵연료 원소(204)의 25%가 10 ㎛보다 작거나 동일한 크기를 갖고, 핵연료 원소의 25%가 5 ㎛보다 작거나 동일한 핵연료 원소 크기(106)를 가지며, 핵연료 원소의 10%가 1 ㎛ 미만이 되도록 핵연료 원소 크기(206)의 분포를 가질 수 있다.
작동(4404)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 화학 조성의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 화학 조성(예컨대, 핵분열 물질(들)의 종류, 합금제의 종류, 핵분열 물질들의 상대 농도 등)에 따라 좌우될 수 있다.
작동(4406)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200) 내의 핵분열 생성물(108)의 발생률의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 핵분열 생성물(108)의 발생률에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 핵분열 생성물(108)의 발생률(예컨대, 핵분열 기체(118)의 발생률)은 핵연료(200) 내의 핵분열률에 비례하고, 이는 다시 핵연료(200)의 출력 밀도에 따라 좌우될 수 있으며, 이는 다시 핵연료(200)의 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다.
도 45는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 45는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4502), 작동(4504), 및/또는 작동(4506)을 포함할 수 있다.
작동(4502)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 조건의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 조건에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(4504)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 온도의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 온도에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(4506)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 온도 유도된 압력의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200) 내에 온도 유도된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
도 46은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 46는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4602), 및/또는 작동(4604)을 포함할 수 있다.
작동(4602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 핵연료 원소의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 최대화를 위한 핵연료 원소(204)의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화(또는 적어도 향상)시키도록 선택될 수 있다.
또한, 작동(4604)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소의 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 기체(118)의 확산을 최대화하도록, 핵연료 원소(204)의 "얇은" 치수는 원자로 연료(100) 내의 열 구배의 방향에 실질적으로 수직으로 정렬하도록 배치될 수 있다.
도 47은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 47은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4702), 및/또는 작동(4704)을 포함할 수 있다.
작동(4702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료(100)의 용적(102) 내의 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(110)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(112)으로의 확산률은 핵연료(200) 내의 평균 핵연료 원소 크기(206)에 반비례로 관련될 수 있다. 이 관점에서, 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)가 감소함에 따라, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 핵분열 기체(118)의 확산률이 증가한다. 따라서, 핵연료 원소(204) 내에 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 허용 가능한 농도 레벨 내에 있도록 조정될 수 있다.
또한, 작동(4704)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨로 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 선택된 핵분열 생성물(108)의 농도를 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에 핵분열 생성물(108)의 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204) 내의 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에서 핵분열 기체 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만에 있도록 조정될 수 있다.
도 48은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 48은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4802), 및/또는 작동(4804)을 포함할 수 있다.
작동(4802)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 기체 핵분열 생성물(예컨대, 크립톤 또는 제논)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
작동(4804)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 액체 핵분열 생성물(예컨대, 액체 금속)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
도 49는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 49는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(4902), 및/또는 작동(4904)을 포함할 수 있다.
작동(4902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 고체 핵분열 생성물(예컨대, 텔루르 또는 세슘)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
작동(4904)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2g에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 하나 이상은 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내의 물질과 상이한 물질의 계면층을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 산화물 기반 또는 탄화물 기반 계면층을 포함할 수 있다.
도 50은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 50은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5002), 및/또는 작동(5004)을 포함할 수 있다.
작동(5002)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 2개 이상의 그레인을 포함할 수 있다.
작동(5004)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 핵분열 기체(118)를 이송하는 데에 적절한 하나 이상의 내부 통로를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 내부 통로(110)는 공통의 핵연료 원소(204) 내의 인접한 그레인들 사이에서 그레인 경계(112)에 의해 형성될 수 있다.
도 51은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 51은 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5102), 및/또는 작동(5104)을 포함할 수 있다.
작동(5102)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 순수 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 금속 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 복수 개의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 금속(예컨대, 우라늄, 플루토늄, 또는 토륨) 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질(예컨대, 우라늄 지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 또는 우라늄 지르코늄 하이드라이드), 또는 금속간(예컨대, UFe2 또는 UNi2) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
작동(5104)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 우라늄-235 또는 플루토늄-239를 비롯한 핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 토륨-232를 비롯한 비핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 토륨-232는 자체로 핵분열성이 아니지만, 사실상 핵분열성인 우라늄-233을 개량하도록 이용될 수 있다.
도 52는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 52는 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5202), 작동(5204) 및/또는 작동(5206)을 포함할 수 있다.
작동(5202)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(5204)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(5206)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 53은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 53은 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5302), 및/또는 작동(5304)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(5302)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(5304)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 2개 이상의 인접한 핵연료 원소(204) 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 54는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 54는 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5402)을 포함할 수 있다. 또한, 작동(5402)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 55는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 55는 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5502), 및/또는 작동(5504)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(5502)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(5504)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소(204)의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(214)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 56은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 56은 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5602), 작동(5604), 및/또는 작동(5606)을 포함할 수 있다.
작동(5602)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고형화된 핵연료(200)의 용적(202)을 생성하도록 사용되는 고형화 프로세스(예컨대, 압밀, 소결 등)는 선택된 밀도를 갖는 핵연료 피스를 생성할 수 있고, 선택된 밀도는 이론 밀도보다 작다. 예컨대, 핵연료(200)는 이론 밀도의 70%의 밀도로 고형화될 수 있다.
작동(5604)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 핵연료 피스의 형태를 유지하기에 적절한 연료 수용 베슬 또는 용기 내에 압밀될 수 있다.
작동(5606)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 압밀 및 소결을 통해 자립형 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
도 57은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 57은 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5702), 및/또는 작동(5704)을 포함할 수 있다.
작동(5702)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 분말 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀될 수 있다.
작동(5704)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 분말 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀되고 소결될 수 있다.
도 58은 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)의 변형예를 예시한다. 도 58은 작동(3320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5802), 작동(5804), 작동(5806) 및/또는 작동(5808)을 포함할 수 있다.
작동(5802)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 금속(예컨대, 토륨) 또는 금속 합금(예컨대, 우라늄 합금) 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적(202)으로 기계적으로 배치될 수 있다.
또한, 작동(5804)은 복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2j에 도시된 바와 같이, 복수 개의 금속(예컨대, 토륨) 또는 금속 합금(예컨대, 우라늄 합금) 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 직조 구조(224)로 직조될 수 있다.
또한, 작동(5806)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2i에 도시된 바와 같이, 금속 또는 금속 합금의 평탄한 시트 등의 핵연료 원소(204)가 원통형 용적(222)으로 롤링될 수 있다. 또한, 롤링된 원통형 용적(222)의 2개 이상이 핵연료(200)를 형성하도록 결합될 수 있다는 것이 인지된다.
또한, 작동(5808)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2h에 도시된 바와 같이, 금속 또는 금속 합금의 평탄한 시트 등의 2개 이상의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적을 형성하도록 함께 적층될 수 있다.
도 59는 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(5900)를 예시한다. 도 59는 도 33의 예시적인 작동 플로우(3300)가 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(5910), 작동(5912), 작동(5914) 및/또는 작동(5916)을 포함할 수 있다.
시작 작동, 제공 작동(3310), 및 고형화 작동(3320) 후에, 작동 플로우(5900)는 처리 작동(5910)으로 이동한다. 작동(5910)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 단계는 핵연료(200)(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 또는 연료 페블)의 용적(202)에 수행될 수 있다.
작동(5912)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 처리 기법이 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 핵연료(200)의 용적에 수행될 수 있다.
작동(5914)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서의 압출, 벤딩, 압축 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(5916)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(202)은 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(200)는 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 어닐링될 수 있다.
도 60은 도 59의 예시적인 작동 플로우(5900)의 변형예를 예시한다. 도 60은 작동(5910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6002), 및/또는 작동(6004)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적의 일부를 용융시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)의 일부가 용융될 수 있다.
또한, 작동(6004)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 정규화될 수 있다.
도 61은 도 59의 예시적인 작동 플로우(5900)의 변형예를 예시한다. 도 61은 작동(5910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6102), 및/또는 작동(6104)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6102)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 템퍼링될 수 있다.
또한, 작동(6104)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 화학적으로 처리될 수 있다.
도 62는 도 59의 예시적인 작동 플로우(5900)의 변형예를 예시한다. 도 62는 작동(5910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6202)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6202)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 다공률 제어 프로세스(예컨대, 어닐링 또는 화학적 처리)를 받을 수 있다.
도 63은 도 59의 예시적인 작동 플로우(5900)의 변형예를 예시한다. 도 63은 작동(5910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6302), 작동(6304), 및/또는 작동(6306)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6302)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 원자로 내에서의 작동과 같은 고온 환경에 도입될 수 있다.
또한, 작동(6304)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 경계 네트워크(214)의 크기를 정련하도록 조사될 수 있다(예컨대, 원자로 실시에서 조사되거나 중성자 소스를 통해 조사될 수 있다).
또한, 작동(6306)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 (예컨대, 원자로에서 이용되는) 핵분열 프로세스에서 이용될 수 있다. 핵분열 요소(204)의 크기는 더 정련될 수 있고, 및/또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)는 원자로(200)에서 핵연료(200)를 실시할 때에 더 발달될 수 있다.
도 64는 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(6400)를 예시한다. 도 64 및 다양한 작동 플로우의 예를 포함하는 이하의 도면에서, 논의 및 설명은 도 1a 내지 도 4의 전술한 예에 대해 및/또는 다른 예 및 정황에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 작동 플로우는 다수의 다른 환경 및 정황에서, 및/또는 도 1a 내지 도 4의 변경 버전에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 다양한 작동 플로우가 예시된 순서로 제공되지만, 다양한 작동은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시작 작동 후에, 작동 플로우(6400)는 제공 작동(6410)으로 이동한다. 제공 작동(6410)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 그 평균 크기가 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하기에 적절한 임계 거리보다 작도록 볼 밀링 프로세스를 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 구형 핵연료 입자는 100 nm의 평균 반경을 갖도록 제조될 수 있다.
이어서, 고형화 작동(6420)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)(예컨대, 이산화우라늄 입자)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 65는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 65는 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6502), 작동(6504), 및/또는 작동(6506)을 포함할 수 있다.
작동(6502)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 프로세스(예컨대, 볼 밀링, 나노구조화, 또는 화학적 처리)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(6504)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 물질 처리 기법이 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(6506)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 냉간 가공 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 드로잉, 벤딩, 또는 압축을 포함할 수 있다.
도 66은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 66은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6602)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6602)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 어닐링 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 어닐링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 또한, 핵연료 원소(204)는 산소 환원 가스 등의 처리 가스의 존재 하에 어닐링될 수 있다.
도 67은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 67은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6702)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6702)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 정규화 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 68은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 68은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6802)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6802)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 템퍼링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 69는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 69는 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6902)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(6902)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 화학적 처리 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 이미 설명된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)에 산소 환원 처리가 수행될 수 있다.
도 70는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 70은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7002)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(7002)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 기계적 프로세스(예컨대, 볼 밀링)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 71은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 71은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7102)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(7102)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)에서 선택된 다공률을 달성하도록 다공률 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링 프로세스 또는 용융 프로세스) 또는 화학적 처리 프로세스를 통해 제어될 수 있다.
도 72는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 72는 작동(3310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7202)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(7202)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 복수 개의 핵연료 입자에 하나 이상의 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)의 2개 이상의 그레인에서 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 그레인 텍스쳐 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 그레인의 그레인 텍스쳐는 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링) 또는 화학적 처리 프로세스(예컨대, 도핑)를 통해 제어될 수 있다.
도 73은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 73은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7302), 작동(7304), 및/또는 작동(7306)을 포함할 수 있다.
작동(7302)은 복수 개의 핵연료 입자를 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(206)의 하나 이상의 치수를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 조사 프로세스(예컨대, 중성자 플럭스에 대한 노출)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
작동(7304)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료 원소(204)를 가공하여 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 선택된 거리보다 작거나 동일한 "얇은" 치수를 가질 수 있다.
작동(7306)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200) 내에 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(206)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
도 74는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 74은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7402), 작동(7404), 및/또는 작동(7406)을 포함할 수 있다.
작동(4302)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 일부 핵연료 원소(204)의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
작동(7404)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)에서 선택된 방향(134)을 따른 평균 특성 길이(206)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 평균 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
작동(7406)은 복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 선택된 거리 미만의 크기(206)를 갖는 핵연료 원소(204)의 선택된 비율을 갖는 원소 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 0.750 ㎛의 평균 크기에서 핵연료 원소(204) 중 65%가 1 ㎛보다 작거나 동일한 크기(206)를 갖도록 핵연료 원소(예컨대, 입자) 크기(206)의 분포를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)의 고형화된 용적 내에 특성 길이의 선택된 공간적 분포를 가질 수 있다.
도 75는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 75는 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7502), 작동(7504), 및/또는 작동(7506)을 포함할 수 있다.
작동(7502)은 특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 핵연료의 핵연료 원소(204)는 특성 길이(206)의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 핵연료 원소(204)의 25%가 1 ㎛보다 작거나 동일한 크기를 갖고, 핵연료 원소의 25%가 0.5 ㎛보다 작거나 동일한 핵연료 원소 크기(106)를 가지며, 핵연료 원소의 10%가 0.1 ㎛ 미만이 되도록 핵연료 원소 크기(206)의 분포를 가질 수 있다.
작동(7504)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 화학 조성의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 화학 조성(예컨대, 핵분열 물질(들)의 종류, 합금제의 종류, 핵분열 물질들의 상대 농도 등)에 따라 좌우될 수 있다.
작동(7506)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200) 내의 핵분열 생성물(108)의 발생률의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 핵분열 생성물(108)의 발생률에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 핵분열 생성물(108)의 발생률(예컨대, 핵분열 기체(118)의 발생률)은 핵연료(200) 내의 핵분열률에 비례하고, 이는 다시 핵연료(200)의 출력 밀도에 따라 좌우될 수 있으며, 이는 다시 핵연료(200)의 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다.
도 76은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 76은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7602), 작동(7604), 작동(7606), 작동(7608) 및/또는 작동(7610)을 포함할 수 있다.
작동(7602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 조건의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 조건에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(7604)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 온도의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 온도에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(7606)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 온도 유도된 압력의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200) 내에 온도 유도된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
작동(7608)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 핵연료 원소의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 최대화를 위한 핵연료 원소(204)의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화(또는 적어도 향상)시키도록 선택될 수 있다.
또한, 작동(7610)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소의 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 기체(118)의 확산을 최대화하도록, 핵연료 원소(204)의 "얇은" 치수는 원자로 연료(100) 내의 열 구배의 방향에 실질적으로 수직으로 정렬하도록 배치될 수 있다.
도 77은 도 33의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 77은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7702), 및/또는 작동(7704)을 포함할 수 있다.
작동(7702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료(100)의 용적(102) 내의 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(110)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(112)으로의 확산률은 핵연료(200) 내의 평균 핵연료 원소 크기(206)에 반비례로 관련될 수 있다. 이 관점에서, 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)가 감소함에 따라, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 핵분열 기체(118)의 확산률이 증가한다. 따라서, 핵연료 원소(204) 내에 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 허용 가능한 농도 레벨 내에 있도록 조정될 수 있다.
또한, 작동(7704)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨로 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 선택된 핵분열 생성물(108)의 농도를 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에 핵분열 생성물(108)의 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204) 내의 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에서 핵분열 기체 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만에 있도록 조정될 수 있다.
도 78은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 78은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7802), 및/또는 작동(7804)을 포함할 수 있다.
작동(7802)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 기체 핵분열 생성물(예컨대, 크립톤 또는 제논)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
작동(7804)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 액체 핵분열 생성물(예컨대, 액체 금속)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
도 79는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 79는 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(7902), 및/또는 작동(7904)을 포함할 수 있다.
작동(7902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 고체 핵분열 생성물(예컨대, 텔루르 또는 세슘)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
작동(7904)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2g에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 하나 이상은 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내의 물질과 상이한 물질의 계면층을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 산화물 기반, 질화물 기반 또는 탄화물 기반 계면층을 포함할 수 있다.
도 80은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 80은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8002), 및/또는 작동(8004)을 포함할 수 있다.
작동(8002)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 2개 이상의 그레인을 포함할 수 있다(즉, 핵연료 원소(204)는 다결정질이다).
작동(8004)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 핵분열 기체(118)를 이송하는 데에 적절한 하나 이상의 내부 통로를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 내부 통로(110)는 공통의 핵연료 원소(204) 내의 인접한 그레인들 사이에서 그레인 경계(112)에 의해 형성될 수 있다.
도 81은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 81은 작동(6410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8102), 및/또는 작동(8104)을 포함할 수 있다.
작동(8102)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 산화물, 혼합된 산화물, 질화물, 또는 탄화물 핵연료 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 금속 산화물 물질(예컨대, 이산화우라늄, 이산화플루토늄, 또는 이산화토륨), 금속 질화물 연료 물질(예컨대, 우라늄 질화물), 또는 금속 탄화물 연료 물질(예컨대, 우라늄 탄화물)을 포함할 수 있다.
작동(8104)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 우라늄-235 또는 플루토늄-239를 비롯한 핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 토륨-232를 비롯한 비핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 토륨-232는 자체로 핵분열성이 아니지만, 사실상 핵분열성인 우라늄-233을 개량하도록 이용될 수 있다.
도 82는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 82는 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8202), 및/또는 작동(8204)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(8202)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(8204)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 83은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 83은 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8302), 및/또는 작동(8304)을 포함할 수 있다.
작동(8302)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(8304)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 2개 이상의 인접한 핵연료 원소(204) 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 84는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 84는 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8402)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(8402)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 85는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 85는 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8502), 및/또는 작동(8504)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(8502)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(8504)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소(204)의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(214)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 86은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 86은 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8602), 작동(8604), 및/또는 작동(8606)을 포함할 수 있다.
작동(8602)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고형화된 핵연료(200)의 용적(202)을 생성하도록 사용되는 고형화 프로세스(예컨대, 압밀, 소결 등)는 선택된 밀도를 갖는 핵연료 피스를 생성할 수 있고, 선택된 밀도는 이론 밀도보다 작다. 예컨대, 핵연료(200)는 이론 밀도의 65% 내지 99%의 밀도로 고형화될 수 있다.
작동(8604)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 핵연료 피스의 형태를 유지하기에 적절한 연료 수용 베슬 또는 용기 내에 압밀될 수 있다.
작동(8606)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 압밀 및 소결을 통해 자립형 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
도 87은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 87은 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8702), 및/또는 작동(8704)을 포함할 수 있다.
작동(8702)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 산화물 분말(예컨대, 이산화우라늄 분말) 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀될 수 있다.
작동(8704)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 산화물 분말(예컨대, 이산화우라늄 분말) 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀되고 소결될 수 있다.
도 88은 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)의 변형예를 예시한다. 도 88은 작동(6420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8802), 작동(8804), 작동(8806) 및/또는 작동(8808)을 포함할 수 있다.
작동(8802)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 세라믹 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적(202)으로 기계적으로 배치될 수 있다.
또한, 작동(8804)은 복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2j에 도시된 바와 같이, 복수 개의 세라믹 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 직조 구조(224)로 직조될 수 있다.
또한, 작동(8806)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2i에 도시된 바와 같이, 세라믹 평탄한 시트, 또는 세라믹 핵연료 물질을 함유하는 시트 등의 핵연료 원소(204)가 원통형 용적(222)으로 롤링될 수 있다. 또한, 롤링된 원통형 용적(222)의 2개 이상이 핵연료(200)를 형성하도록 결합될 수 있다는 것이 인지된다.
또한, 작동(8808)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2h에 도시된 바와 같이, 금속 산화물 또는 금속 탄화물의 평탄한 시트 등의 2개 이상의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적을 형성하도록 함께 적층될 수 있다.
도 89는 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(8900)를 예시한다. 도 89는 도 64의 예시적인 작동 플로우(6400)가 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(8910), 작동(8912), 작동(8914) 및/또는 작동(8916)을 포함할 수 있다.
시작 작동, 작동(6410), 및 작동(6420) 후에, 작동 플로우(8900)는 처리 작동(9910)으로 이동한다. 작동(8910)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 단계는 핵연료(200)의 용적(202)에 수행될 수 있다.
작동(8912)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 처리 기법이 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 핵연료(200)의 용적(202)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(8914)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서의 압출, 벤딩, 압축 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(8916)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(202)은 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(200)는 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 어닐링될 수 있다.
도 90은 도 89의 예시적인 작동 플로우(8900)의 변형예를 예시한다. 도 90은 작동(8910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9002), 및/또는 작동(9004)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(9002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 정규화될 수 있다.
또한, 작동(9004)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 템퍼링될 수 있다.
도 91은 도 89의 예시적인 작동 플로우(8900)의 변형예를 예시한다. 도 91은 작동(8910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9102), 및/또는 작동(9104)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(9102)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 화학적으로 처리될 수 있다.
또한, 작동(9104)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 다공률 제어 프로세스(예컨대, 어닐링 또는 화학적 처리)를 받을 수 있다.
도 92는 도 89의 예시적인 작동 플로우(8900)의 변형예를 예시한다. 도 92는 작동(8910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9202), 및/또는 작동(6204)을 포함할 수 있다.
작동(9202)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 원자로 내에서의 작동과 같은 고온 환경에 도입될 수 있다.
작동(9204)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 경계 네트워크(214)의 크기를 정련하도록 조사될 수 있다(예컨대, 원자로 실시에서 조사되거나 중성자 소스를 통해 조사될 수 있다).
도 93은 도 89의 예시적인 작동 플로우(8900)의 변형예를 예시한다. 도 93은 작동(8910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9302)을 포함할 수 있다.
작동(9302)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 (예컨대, 원자로에서 이용되는) 핵분열 프로세스에서 이용될 수 있다. 핵분열 요소(204)의 크기는 더 정련될 수 있고, 및/또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)는 원자로(200)에서 핵연료(200)를 실시할 때에 더 발달될 수 있다.
도 94는 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(9400)를 예시한다. 도 94 및 다양한 작동 플로우의 예를 포함하는 이하의 도면에서, 논의 및 설명은 도 1a 내지 도 4의 전술한 예에 대해 및/또는 다른 예 및 정황에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 작동 플로우는 다수의 다른 환경 및 정황에서, 및/또는 도 1a 내지 도 4의 변경 버전에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 다양한 작동 플로우가 예시된 순서로 제공되지만, 다양한 작동은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시작 작동 후에, 작동 플로우(9400)는 제공 작동(9410)으로 이동한다. 작동(9410)은 핵연료 물질을 제공하는 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제한하지 않지만 금속 산화물 핵연료 물질 또는 금속 합금 핵연료 물질을 비롯한 다양한 핵연료 타입이 제공될 수 있다. 더욱이, 제공된 핵연료 물질은 핵연료의 입자 크기를 원하는 레벨로 감소시키는 처리를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질의 용적은 원하는 평균 입자 크기를 달성하도록 볼 밀링(예컨대, 반응성)을 받을 수 있다.
이어서, 분산 작동은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 선택된 물질 타입의 입자 분말을 포함할 수 있다. 이어서, 이들 입자는 제공된 핵연료 물질과 혼합(예컨대, 건식 혼합 또는 습식 혼합)될 수 있다. 다른 경우에, 분산제 입자(318)는 핵연료 물질의 캐스팅 전에 용융 금속성 핵연료 물질로 분산될 수 있다.
다음에, 고형화 작동(9430)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질 및 상기 혼합된 분산제 입자(318)는 복수 개의 그레인(104)을 갖는 핵연료 물질의 용적(102)으로 고형화될 수 있다. 예컨대, 금속성 핵연료 물질(124)의 용적(102)은 용융 상으로부터 고체 핵연료 피스로 캐스팅될 수 있다. 다른 경우에, 세라믹 핵연료 물질(128)은 압밀 및 소결 프로세스 중에 형성될 수 있다. 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 추가 처리를 위해 제공될 수 있다.
이어서, 처리 작동(9440)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 단계는 핵연료 물질의 용적(102) 내의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 그레인(104)의 내부(110)로부터 그레인 경계(112)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 핵연료 물질(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 또는 연료 페블)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
도 95는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 95는 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9502), 및/또는 작동(9504)을 포함할 수 있다.
작동(9502)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 종류의 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
또한, 작동(9504)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 산화물 물질, 질화물 물질, 또는 탄화물 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 하나 이상의 산화물 입자, 질화물 입자, 또는 탄화물 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자 중 일부는 이산화지르코늄과 같은 안정 산화물을 포함할 수 있다.
도 96은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 96는 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9602), 및/또는 작동(9604)을 포함할 수 있다.
작동(9602)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 종류의 금속 물질을 포함할 수 있다.
또한, 작동(9604)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질, 금속 합금 물질, 또는 금속간 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 하나 이상의 금속 입자, 금속 합금 입자, 또는 금속간 입자를 포함할 수 있다.
도 97은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 97은 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9702), 및/또는 작동(9704)을 포함할 수 있다.
작동(9702)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질의 하나 이상의 그레인 경계를 따라 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자 중 일부는 핵연료(100)의 하나 이상의 그레인 경계(112)에서 국부화되도록 배치될 수 있다. 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 경계(112)에서의 분산제 입자는 우선적인 핵분열 기체(118) 점유 장소로서 기능할 수 있고, 이는 핵연료 작동 중에 그레인 경계(112)를 따른 "개방형" 기포 형성을 용이하게 할 수 있다.
작동(9704)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 기하학적 형태를 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자는 실질적으로 구형 형태를 가질 수 있다. 일반적으로, 분산제 입자는 규칙적인 또는 불규칙적인 3차원 형태를 가질 수 있다.
도 98은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 98은 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9802)을 포함할 수 있다.
작동(9802)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고형화된 용적 내에 저밀도의 기하학적 구조를 형성하도록 배치되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 원통형 원료 펠릿의 경우에, 분산제 입자(318)는 저밀도의 원통형 동심 쉘을 생성하는 방식으로 핵연료(100)에 걸쳐 분포될 수 있다.
도 99는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 99는 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(9902), 및/또는 작동(9904)을 포함할 수 있다.
작동(9902)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 프레싱되기 전에 핵연료 물질 또는 핵연료 물질의 전구체와 혼합될 수 있다.
또한, 작동(9904)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 소결 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 소결되기 전에 핵연료 물질 또는 핵연료 물질의 전구체와 혼합될 수 있다.
도 100은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 100은 작동(9420)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10002)을 포함할 수 있다.
작동(10002)은 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 캐스팅 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 캐스팅되기 전에 용융 핵연료 물질의 용적 내에 분산될 수 있다.
도 101은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 101은 작동(9410)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10102), 작동(10104), 및/또는 작동(10106)을 포함할 수 있다.
작동(10102)은 세라믹 핵연료 물질을 제공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 세라믹 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질은 제한하지 않지만 산화물 핵연료 물질(예컨대, 우라늄 산화물), 혼합된 산화물 핵연료 물질(예컨대, 혼합된 플루토늄 산화물과 열화 우라늄 산화물), 질화물(예컨대, 우라늄 질화물) 또는 탄화물(예컨대, 우라늄 탄화물)을 포함할 수 있다.
작동(10104)은 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 물질을 제공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 금속성 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 복수 개의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 금속(예컨대, 우라늄, 플루토늄, 또는 토륨) 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질(예컨대, 우라늄 지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 또는 우라늄 지르코늄 하이드라이드), 또는 금속간(예컨대, UFe2 또는 UNi2) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
작동(10106)은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 핵연료 물질을 제공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 물질은 제한하지 않지만 우라늄-235 또는 플루토늄-239를 비롯한 핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제공된 핵연료는 제한하지 않지만 토륨-232를 비롯한 비핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 토륨-232는 자체로 핵분열성이 아니지만, 사실상 핵분열성인 우라늄-233을 개량하도록 이용될 수 있다.
도 102는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 102는 작동(9430)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10202), 및/또는 작동(10204)을 포함할 수 있다.
작동(10202)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1j에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 그레인(104)은 그레인 내부(110)와 상이한 물질의 계면층(154)을 포함할 수 있다. 예컨대, 그레인(104)은 산화물 기반 또는 탄화물 기반 계면층(154)을 포함할 수 있다.
작동(10204)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고형화된 핵연료 물질의 용적(102)을 생성하도록 사용되는 고형화 프로세스(예컨대, 캐스팅, 압밀, 소결 등)는 선택된 밀도를 갖는 핵연료 피스를 제조할 수 있고, 선택된 밀도는 이론 밀도보다 작다. 예컨대, 핵연료 물질은 이론 밀도의 대략 65 내지 99%의 밀도로 고형화될 수 있다.
도 103은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 103은 작동(9430)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10302), 및/또는 작동(10304)을 포함할 수 있다.
작동(10302)은 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 캐스팅 프로세스가 연료봉 내의 금속성 핵연료 물질을 고형화시킬 수 있고, 용융된 금속성 핵연료 물질이 이어서 고형화될 수 있다.
작동(10304)은 핵연료 물질을 핵연료 물질의 고체 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 자립형의 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
도 104는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 104는 작동(9430)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10402), 및/또는 작동(10404)을 포함할 수 있다.
작동(10402)은 핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압밀하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 몰드 내에 배치되고 압밀되어 자립형 연료 펠릿을 형성할 수 있다.
작동(10404)는 핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 소결시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 몰드 내에 배치되고 압밀 및 소결되어 자립형 연료 펠릿을 형성할 수 있다.
도 105는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 105는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10502), 작동(10504), 및/또는 작동(10506)을 포함할 수 있다.
작동(10502)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 물질 처리 기법은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 핵연료(100)의 용적에 수행될 수 있다.
또한, 작동(10504)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서의 압출, 벤딩, 압축, 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(10506)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)이 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(100)는 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 어닐링될 수 있다.
도 106은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 106은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10602), 및/또는 작동(10604)을 포함할 수 있다.
작동(10602)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 정규화될 수 있다.
또한, 작동(10604)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 템퍼링될 수 있다.
도 107은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 107은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10702), 및/또는 작동(10704)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(10702)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 기계적 처리 기법(예컨대, 신장, 벤딩, 압축 등)을 받을 수 있다.
또한, 작동(10704)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 크기를 추가 정련하도록 화학적으로 처리될 수 있다.
도 108은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 108은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10802), 및/또는 작동(10804)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(10802)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적은 다공률 제어 프로세스(예컨대, 어닐링 또는 화학적 처리)를 받을 수 있다.
또한, 작동(10804)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 핵연료(100)의 복수 개의 그레인(104)의 그레인 텍스쳐를 제어하도록 어닐링 또는 화학적 처리(예컨대, 도핑) 등의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 받을 수 있다.
도 109는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 109는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(10902), 및/또는 작동(10904)을 포함할 수 있다.
작동(10902)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(102)은 원자로 내에서의 작동과 같은 고온 환경에 도입될 수 있다.
작동(10904)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(102)은 핵연료 원소(104) 또는 경계 네트워크(114)의 크기를 정련하도록 조사될 수 있다(예컨대, 원자로 실시에서 조사되거나 중성자 소스를 통해 조사될 수 있다).
도 110은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 110은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11002), 및/또는 작동(11004)을 포함할 수 있다.
작동(11002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)은 (예컨대, 원자로에서 이용되는) 핵분열 프로세스에서 이용될 수 있다. 핵연료(100)의 그레인(104)의 크기는 더 정련될 수 있고, 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)는 원자로에서 핵연료(100)를 실시할 때에 더 발달될 수 있다.
작동(11004)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1g에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 일부 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 "얇은" 치수를 가질 수 있다.
도 111은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 111은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11102), 및/또는 작동(11104)을 포함할 수 있다.
작동(11102)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1h에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 핵연료(100)에서 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 그레인은 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 특성 길이(106)를 가질 수 있다.
작동(11104)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1g에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 일부 그레인(104)의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
도 112는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 112는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11202), 및/또는 작동(11204)을 포함할 수 있다.
작동(11202)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1h에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 그레인에서, 그레인(104)은 핵연료(100)에서 선택된 방향(134)을 따른 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다. 예컨대, 그레인은 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 평균 특성 길이(106)를 가질 수 있다.
작동(11204)은 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)은 선택된 거리 미만의 그레인 크기(106)를 갖는 그레인(104)의 선택된 비율을 갖는 그레인 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 2.5 ㎛의 평균 그레인 크기에서 그레인 중 65%가 4 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖도록 그레인 크기(106)의 분포를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 선택된 공간적 분포를 가질 수 있다.
도 113은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 113은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11302)을 포함할 수 있다.
작동(11302)은 특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(100)의 그레인(104)은 특성 길이의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(100)는 그레인의 25%가 2 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 갖고, 그레인의 25%가 1 ㎛보다 작거나 동일한 그레인 크기(106)를 가지며, 그레인의 10%가 0.5 ㎛ 미만이도록 그레인 크기(106)의 분포를 가질 수 있다.
도 114는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 114는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11402), 및/또는 작동(11404)을 포함할 수 있다.
작동(11402)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 작동 조건의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 작동 조건에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(11404)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 작동 온도의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 작동 온도에 따라 좌우될 수 있다.
도 115는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 115는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11502)을 포함할 수 있다.
작동(11502)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 온도 유도된 압력의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(100) 내의 온도 유도된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
도 116은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 116은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11602)을 포함할 수 있다.
작동(11602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학적 조성의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 화학 조성의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(100)의 화학 조성(예컨대, 핵분열 물질(들)의 종류, 합금제의 종류, 핵분열 물질들의 상대 농도 등)에 따라 좌우될 수 있다.
도 117은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 117은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11702)을 포함할 수 있다.
작동(11702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(100)의 핵분열 생성물(108)의 발생률의 함수이다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 핵연료의 그레인 경계(112)로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(100)의 핵분열 생성물(108)의 발생률에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 핵분열 생성물(108)의 발생률(예컨대, 핵분열 기체(118)의 발생률)은 핵연료(100) 내의 핵분열률에 비례하고, 이는 다시 핵연료(100)의 출력 밀도에 따라 좌우될 수 있으며, 이는 다시 핵연료(100)의 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다.
도 118은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 118은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11802), 및/또는 작동(11804)을 포함할 수 있다.
작동(11802)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로의 열 전달을 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 최대화를 위한 그레인(104)의 치수는 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 열 전달을 최대화(또는 적어도 향상)시키도록 선택될 수 있다.
또한, 작동(11804)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 적어도 하나의 치수는 그레인의 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예컨대, 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로 핵분열 기체(118)의 확산을 최대화하도록, 그레인(104)의 "얇은" 치수는 원자로 연료(100) 내의 열 구배의 방향에 실질적으로 수직으로 정렬하도록 배치될 수 있다. 역으로, 그레인(104)의 "두꺼운" 치수는 핵연료(100) 내의 열 구배의 방향과 실질적으로 평행하게 정렬하도록 배치될 수 있다.
도 119는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 119는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(11902), 및/또는 작동(11904)을 포함할 수 있다.
작동(11902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 핵연료(100)의 용적(102) 내의 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 일반적으로, 그레인(104)에서 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 확산률은 핵연료(100)의 그레인(104)의 평균 그레인 크기(106)에 반비례로 관련될 수 있다. 이 관점에서, 그레인(104)의 그레인 크기(106)가 감소함에 따라, 그레인 내부(110)로부터 그레인 경계(112)로의 핵분열 기체(118)의 확산률이 증가한다. 따라서, 그레인(104) 내에 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 가공함으로써 허용 가능한 농도 레벨 내에 있도록 조정될 수 있다.
또한, 작동(11904)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 그레인(104)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 그레인의 치수는 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 그레인 내부(110) 내에 핵분열 생성물(108)의 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 그레인(104) 내의 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 가공함으로써 그레인 내부(110) 내에서 핵분열 기체 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만에 있도록 조정될 수 있다.
도 120은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 120은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12002)을 포함할 수 있다.
작동(12002)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 단일의 제조 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 그레인 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 핵분열 기체(118; 예컨대 크립톤 또는 제논)의 적절한 확산에 요구되는 임계 거리보다 작은 핵연료(100)의 그레인(104) 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
도 121은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 121은 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12102)을 포함할 수 있다.
작동(12102)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 그레인 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 액체 핵분열 생성물(119; 예컨대 액체 금속)의 적절한 확산에 요구되는 임계 거리보다 작은 핵연료(100)의 그레인(104) 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
도 122는 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)의 변형예를 예시한다. 도 122는 작동(9440)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12202)을 포함할 수 있다.
작동(12202)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100)의 그레인(104)을 가공하여 그레인 내부(110)로부터 그레인(104)의 그레인 경계(112)로 고체 핵분열 생성물(120; 예컨대 텔루르 또는 세슘)의 적절한 확산에 요구되는 임계 거리보다 작은 핵연료(100)의 그레인(104) 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
도 123은 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(12300)를 예시한다. 도 123은 도 94의 예시적인 작동 플로우(9400)가 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12310), 및/또는 작동(12312)을 포함할 수 있다.
시작 작동, 제공 작동(9410), 분산 작동(9420), 고형화 작동(9430), 및 처리 작동(9440) 후에, 작동 플로우(12300)는 경계 형성 작동(12310)로 이동한다. 작동(12310)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하기에 적절한 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 또는 연료 페블)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
작동(12312)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 통로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스(예컨대, 냉간 가공, 어닐링 등)는 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하기에 적절한 2개 이상의 인접한 그레인(104) 사이의 구역에 의해 형성되는 하나 이상의 이송 통로(116)를 갖는 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)(예컨대, 연료봉, 연료 펠릿, 또는 연료 페블)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
도 124는 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 124는 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12402)을 포함할 수 있다.
작동(12402)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 통로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하기에 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 경계(110)와 교차하는 하나 이상의 이송 통로(116)를 갖는 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
도 125는 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 125는 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12502), 및/또는 작동(12504)을 포함할 수 있다.
작동(12502)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 그레인 경계(112)로부터 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 생성물(108)을 이송하기에 적절한 하나 이상의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(12504)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 2개 이상의 인접한 그레인(104) 사이의 구역에 의해 형성되는 하나 이상의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
도 126은 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 126은 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12602)을 포함할 수 있다. 또한, 작동(12602)은 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(100) 내의 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 하나 이상의 상호 연결된 통로를 갖는 경계 네트워크(114)를 형성 또는 추가 형성하도록 핵연료(100)의 용적(102)에 수행될 수 있다.
도 127은 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 127은 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12702), 작동(12704), 및/또는 작동(12706)을 포함할 수 있다.
작동(12702)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 물질 처리 기법은 핵연료(100) 내의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 크기 미만으로 감소시키도록 채용될 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 물질 처리 단계는 원자로 연료(100) 내에 경계 네트워크(114)를 형성하거나 그 형성을 용이하게 하도록 채용될 수 있다. 더욱이, 그레인 크기(106)가 핵연료(100) 내에서 감소함에 따라, 경계 네트워크(114)의 잠재적인 이송 통로(116)의 갯수가 증가하여, 경계 네트워크(114) 내에 상호 연결 빈도를 증가시키고 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)과 교차하는 통로(116)의 갯수를 증가시킨다. 또한, 그레인 크기(106) 감소 및 경계 네트워크(114) 형성은 단일 프로세스 단계 또는 다중 프로세스 단계를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 작동(12704)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서 캐스트 핵연료 물질의 압출, 벤딩, 압축, 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(12706)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(100)는 핵연료(100) 내에 원하는 그레인 크기(106)를 달성하도록 재결정화 온도 미만의 온도로 어닐링될 수 있다. 다른 경우에, 캐스팅 프로세스 중에, 원자로 연료(100)는 핵연료 물질로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 탄소 또는 질소 등의 침전제의 이동을 용이하게 하도록 어닐링될 수 있다.
도 128은 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 128은 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12802), 및/또는 작동(12804)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(12802)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 정규화 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 냉간 가공 프로세스를 받은 후에, 원자로 연료(100)는 상한 임계 온도를 초과하는 온도로 어닐링될 수 있다. 핵연료(100)는 선택된 시간량 동안 상승된 온도로 유지된 다음에, 공기 중에서 주위 온도로 냉각될 수 있다.
또한, 작동(12804)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 템퍼링 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 고형화된 용적(102)의 핵연료 물질의 조성은 어닐링 시에 침전제(예컨대, 탄소)의 침전에 적절할 수 있다. 예컨대, 템퍼링 프로세스는 제한하지 않지만 탄소 등의 침전제를 침전시키도록 이용될 수 있다. 핵연료(100)의 그레인 구조로의 이러한 침전제의 침전은 그레인(104)의 그레인 크기(106)의 감소 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)의 형성을 초래할 수 있다.
도 129는 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 129는 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(12902), 및/또는 작동(12904)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(12902)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 기계적 처리 프로세스(예컨대, 압축)를 받을 수 있다.
또한, 작동(12904)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 화학적 처리 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 이산화우라늄의 용적(102)은 화학량론적 UO2 상의 일부를 UO1 .8 등의 비화학량론적 산소 환원 상으로 변환시키도록 산소 환원 가스(예컨대, 수소-아르곤 혼합물 또는 수소-질소 혼합물)의 존재 하에 어닐링 프로세스를 받을 수 있다. 반화학량론적 상은 화학량론적 상에 비해 감소된 그레인 크기를 갖는다.
도 130은 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 130은 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13002), 및/또는 작동(13004)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(13002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 다공률 제어 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링 프로세스 또는 용융 프로세스) 또는 화학적 처리 프로세스를 통해 제어될 수 있다.
또한, 작동(13004)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 받을 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 그레인(104)의 그레인 텍스쳐는 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링) 또는 화학적 처리 프로세스(예컨대, 도핑)를 통해 제어될 수 있다.
도 131은 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 131은 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13102), 및/또는 작동(13104)을 포함할 수 있다.
작동(13102)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 고온 환경에 노출될 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 원자로 세팅에서 실시될 수 있다. 핵연료 그레인 구조는 원자로 연료(100)가 핵분열을 받을 때에 발생하는 고온 환경의 이점을 갖도록 구성(예컨대, 냉간 가공)될 수 있다. 핵연료(100)의 일부의 핵분열에 의해 생성되는 열 에너지는 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키거나 더 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 작용할 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 핵분열 프로세스 중에 생성되는 열 에너지는 핵연료 물질 내에서 탄소 또는 질소 등의 침전제의 이동을 용이하게 하도록 작용할 수 있다. 열 활성 시에, 침전제는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 이동하여 그레인 경계에서 "개방형" 기포 형성에 일조하고, 경계 네트워크(114)의 형성을 초래할 수 있다.
작동(13104)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 조사될 수 있다. 예컨대, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 원자로 세팅에서 실시될 수 있다. 원자로 세팅에서의 실시 전에, 핵연료(100)의 그레인 크기(106)는 그레인 내부(110)로부터 핵연료(100)의 그레인 경계(112)로 생성된 핵분열 기체(예컨대, 제논 또는 크립톤)의 적절한 확산에 필요한 임계 크기 미만의 크기를 갖도록 가공될 수 있다. 결과적으로, 원자로 세팅에서 실시될 때에, 핵연료(100)의 핵분열 프로세스 중에 생성된 핵분열 기체(118)는 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에서 효율적으로 핵생성할 수 있다. 이는 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 가스의 이송에 적절한 경계 네트워크(114)의 생성을 용이하게 할 수 있다.
도 132는 도 123의 예시적인 작동 플로우(12300)의 변형예를 예시한다. 도 132는 작동(12310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13202)을 포함할 수 있다.
작동(13202)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(102)은 고형화된 용적(102) 내의 하나 이상의 그레인(104)의 그레인 크기(106)를 감소시키고 및/또는 핵연료(100)의 경계 네트워크(114)를 형성하도록 원자로에서 이용될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100) 내에 상승된 복사 환경 및/또는 고온은 핵연료(100)의 그레인 경계(112)에서 효율적인 핵생성을 초래할 수 있다. 이는 핵연료(100)의 기하학적 표면(101)으로 핵분열 가스의 이송에 적절한 경계 네트워크(114)의 생성을 용이하게 할 수 있다.
도 133은 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(13300)를 예시한다. 도 133 및 다양한 작동 플로우의 예를 포함하는 이하의 도면에서, 논의 및 설명은 도 1a 내지 도 4의 전술한 예에 대해 및/또는 다른 예 및 정황에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 작동 플로우는 다수의 다른 환경 및 정황에서, 및/또는 도 1a 내지 도 4의 변경 버전에서 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 다양한 작동 플로우가 예시된 순서로 제공되지만, 다양한 작동은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시작 작동 후에, 작동 플로우(13300)는 제공 작동(6410)으로 이동한다. 제공 작동(13310)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절한, 단계를 도시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 그 평균 크기가 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 유지하기에 적절한 임계 거리보다 작도록 볼 밀링 프로세스를 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 구형 핵연료 입자는 100 nm의 평균 반경을 갖도록 제조될 수 있다.
이어서, 분산 작동(13320)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 선택된 물질 타입의 입자들의 분말을 포함할 수 있다. 이어서, 이들 입자는 제공된 핵연료 물질과 혼합(예컨대, 건식 혼합 또는 습식 혼합)될 수 있다.
이어서, 고형화 작동(13330)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 복수 개의 핵연료 원소(204)(예컨대, 이산화우라늄 분말)과 분산제 입자(318)는 소결 프로세스를 이용하여 고체 용적(202)으로 고형화될 수 있다.
도 134는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 134는 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13402), 및/또는 작동(13404)를 포함할 수 있다.
작동(13402)은 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 종류의 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
또한, 작동(13404)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 산화물 물질, 질화물 물질, 또는 탄화물 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 하나 이상의 산화물 입자, 질화물 입자, 또는 탄화물 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 입자 중 일부는 이산화지르코늄과 같은 안정 산화물을 포함할 수 있다.
도 135는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 135는 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13502), 및/또는 작동(13504)를 포함할 수 있다.
작동(13502)은 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 하나 이상의 종류의 금속 물질을 포함할 수 있다.
또한, 작동(13504)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질, 금속 합금 물질, 또는 금속간 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 분산제 입자(318)는 제한하지 않지만 하나 이상의 금속 입자, 금속 합금 입자, 또는 금속간 입자를 포함할 수 있다.
도 136은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 136은 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13602), 및/또는 작동(13604)를 포함할 수 있다.
작동(13602)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 원소 중 일부의 하나 이상의 자유 표면을 따라 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자 중 일부는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 하나 이상의 표면(212)에서 국부화되도록 배치될 수 있다. 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)에서의 분산제 입자는 우선적인 핵분열 기체(118) 점유 장소로서 기능할 수 있고, 이는 핵연료(200) 내에 상호 연결된 다공률을 용이하게 하여 경계 네트워크(214)를 초래할 수 있다.
작동(13604)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 기하학적 형태를 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자는 실질적으로 구형 형태를 가질 수 있다. 일반적으로, 분산제 입자는 규칙적인 또는 불규칙적인 3차원 형태를 가질 수 있다.
도 137은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 137은 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13702)을 포함할 수 있다.
작동(13702)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고형화된 용적 내에 저밀도의 기하학적 구조를 형성하도록 배치되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 원통형 원료 펠릿의 경우에, 분산제 입자(318)는 저밀도의 원통형 동심 쉘을 생성하는 방식으로 핵연료(100)에 걸쳐 분포될 수 있다.
도 138은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 138은 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13802), 및/또는 작동(13804)을 포함할 수 있다.
작동(13802)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 프레싱되기 전에 핵연료 물질 또는 핵연료 물질의 전구체와 혼합될 수 있다.
또한, 작동(13804)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 소결 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 소결되기 전에 핵연료 물질 또는 핵연료 물질의 전구체와 혼합될 수 있다.
도 139는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 139는 작동(13320)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(13902)을 포함할 수 있다.
작동(13902)은 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 캐스팅 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분산제 입자(318)는 캐스팅되기 전에 용융 핵연료 물질의 용적 내에 분산될 수 있다.
도 140은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 140은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14002), 작동(14004), 및/또는 작동(14006)을 포함할 수 있다.
작동(14002)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(14004)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 하나 이상의 물질 처리 기법이 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(14006)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 냉간 가공 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 드로잉, 벤딩, 또는 압축을 포함할 수 있다.
도 141은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 141은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14102)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 어닐링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 또한, 핵연료 원소(204)는 산소 환원 가스 등의 처리 가스의 존재 하에 어닐링될 수 있다.
도 142는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 142는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14202)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(14202)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 정규화 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 143은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 143은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14302)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(14302)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 이미 설명된 것처럼, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 템퍼링 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 144는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 144는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14402)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(144902)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 화학적 처리 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 이미 설명된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)에 산소 환원 처리가 수행될 수 있다.
도 145는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 145는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14502)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(14502)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소 크기(206)를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 기계적 프로세스(예컨대, 반응성 볼 밀링)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
도 146은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 146은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14602)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(14602)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)에서 선택된 다공률을 달성하도록 다공률 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료(100)의 다공률은 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링 프로세스 또는 용융 프로세스) 또는 화학적 처리 프로세스를 통해 제어될 수 있다.
도 147은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 147은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14702)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(14702)은 복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 복수 개의 핵연료 입자에 하나 이상의 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)의 2개 이상의 그레인에서 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 그레인 텍스쳐 제어 프로세스가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 그레인의 그레인 텍스쳐는 열처리 프로세스(예컨대, 어닐링) 또는 화학적 처리 프로세스(예컨대, 도핑)를 통해 제어될 수 있다.
도 148은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 148은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14802), 및/또는 작동(14804)을 포함할 수 있다.
작동(14802)은 복수 개의 핵연료 원소를 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(206)의 하나 이상의 치수를 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산에 요구되는 임계 크기 미만의 크기로 감소시키도록 조사 프로세스(예컨대, 중성자 플럭스에 대한 노출)가 제공된 핵연료 원소(204)에 수행될 수 있다.
작동(14804)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료 원소(204)를 가공하여 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 선택된 거리보다 작거나 동일한 "얇은" 치수를 가질 수 있다.
도 149는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 149는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(14902), 및/또는 작동(14904)을 포함할 수 있다.
작동(14902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200) 내에 선택된 방향(134)을 따른 특성 길이(206)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
작동(14904)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 일부 핵연료 원소(204)의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있다.
도 150은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 150은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15002), 및/또는 작동(15004)을 포함할 수 있다.
작동(15002)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소(204) 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 세장형 구조를 갖는 핵연료 원소(204)에서, 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)에서 선택된 방향(134)을 따른 평균 특성 길이(206)를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소는 원통형으로 형성된 핵연료 피스(예컨대, 연료 펠릿) 내에 반경 방향을 따른 선택된 평균 특성 길이(206)를 가질 수 있다.
작동(15004)은 복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 선택된 거리 미만의 크기(206)를 갖는 핵연료 원소(204)의 선택된 비율을 갖는 원소 크기 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 2.5 ㎛의 평균 크기에서 핵연료 원소(204) 중 65%가 4 ㎛보다 작거나 동일한 크기(206)를 갖도록 핵연료 원소(예컨대, 입자) 크기(206)의 분포를 가질 수 있다. 다른 예에서, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)는 핵연료(200)의 고형화된 용적 내에 특성 길이의 선택된 공간적 분포를 가질 수 있다.
도 151은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 151은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15102)을 포함할 수 있다.
작동(15102)은 특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 핵연료의 핵연료 원소(204)는 특성 길이(206)의 다중 통계 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 핵연료(200)는 핵연료 원소(204)의 25%가 10 ㎛보다 작거나 동일한 크기를 갖고, 핵연료 원소의 25%가 5 ㎛보다 작거나 동일한 핵연료 원소 크기(106)를 가지며, 핵연료 원소의 10%가 1 ㎛ 미만이 되도록 핵연료 원소 크기(206)의 분포를 가질 수 있다.
도 152는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 152는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15202), 및/또는 작동(15204)을 포함할 수 있다.
작동(15202)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(106)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 조건의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 조건에 따라 좌우될 수 있다.
또한, 작동(15204)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 작동 온도의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 핵연료(200)의 작동 온도에 따라 좌우될 수 있다.
도 153은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 153은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15302)을 포함할 수 있다. 또한, 작동(15302)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 온도 유도된 압력의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200) 내에 온도 유도된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
도 154는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 154는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15402)을 포함할 수 있다.
작동(15402)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200)의 화학 조성의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 화학 조성(예컨대, 핵분열 물질(들)의 종류, 합금제의 종류, 핵분열 물질들의 상대 농도 등)에 따라 좌우될 수 있다.
도 155는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 155는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15502)을 포함할 수 있다.
작동(15502)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있는데, 이는 핵연료(200) 내의 핵분열 생성물(108)의 발생률의 함수이다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 생성물(108)의 적절한 확산을 보장하는 데에 필요한 임계 크기는 원자로 연료(200)의 핵분열 생성물(108)의 발생률에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 핵분열 생성물(108)의 발생률(예컨대, 핵분열 기체(118)의 발생률)은 핵연료(200) 내의 핵분열률에 비례하고, 이는 다시 핵연료(200)의 출력 밀도에 따라 좌우될 수 있으며, 이는 다시 핵연료(200)의 화학 조성에 따라 좌우될 수 있다.
도 156은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 156은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15602), 및/또는 작동(15604)을 포함할 수 있다.
작동(15602)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 핵연료 원소의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 최대화를 위한 핵연료 원소(204)의 치수는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 열 전달을 최대화(또는 적어도 향상)시키도록 선택될 수 있다.
또한, 작동(15604)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소의 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 핵분열 기체(118)의 확산을 최대화하도록, 핵연료 원소(204)의 "얇은" 치수는 원자로 연료(100) 내의 열 구배의 방향에 실질적으로 수직으로 정렬하도록 배치될 수 있다. 역으로, 핵연료 원소(204)의 "두꺼운" 치수는 원자로 연료(200) 내의 열 구배의 방향과 실질적으로 평행하게 정렬하도록 배치될 수 있다.
도 157은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 157은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15702), 및/또는 작동(15704)을 포함할 수 있다.
작동(15702)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료(100)의 용적(102) 내의 선택된 핵분열 생성물(108)[예컨대, 핵분열 기체(118)]의 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204)의 내부(110)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(112)으로의 확산률은 핵연료(200) 내의 평균 핵연료 원소 크기(206)에 반비례로 관련될 수 있다. 이 관점에서, 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)가 감소함에 따라, 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로의 핵분열 기체(118)의 확산률이 증가한다. 따라서, 핵연료 원소(204) 내에 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 허용 가능한 농도 레벨 내에 있도록 조정될 수 있다.
또한, 작동(15704)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 선택된 핵분열 생성물(108)의 농도를 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에 핵분열 생성물(108)의 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만으로 유지하도록 선택된다. 예컨대, 핵연료 원소(204) 내의 핵분열 기체(118)의 농도는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 핵연료 원소 크기(206)를 가공함으로써 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내에서 핵분열 기체 핵생성에 요구되는 농도 레벨 미만에 있도록 조정될 수 있다.
도 158은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 158은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15802)을 포함할 수 있다.
작동(15802)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 기체 핵분열 생성물(예컨대, 크립톤 또는 제논)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
도 159는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 159는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(15902)을 포함할 수 있다.
작동(15902)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 액체 핵분열 생성물(예컨대, 액체 금속)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
도 160은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 160은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16002)을 포함할 수 있다.
작동(16002)은 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스는 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)를 가공하여 선택된 거리보다 작은 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이(206)를 갖게 하도록 이용될 수 있고, 이는 핵연료 원소(204)의 내부(210)로부터 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로 고체 핵분열 생성물(예컨대, 텔루르 또는 세슘)의 적절한 확산을 유지하도록 선택된다.
도 161은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 161은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16102)을 포함할 수 있다.
작동(16102)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2g에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204)의 하나 이상은 핵연료 원소(204)의 내부(210) 내의 물질과 상이한 물질의 계면층을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료 원소(204)는 산화물 기반, 질화물 기반 또는 탄화물 기반 계면층을 포함할 수 있다.
도 162는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 162는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16202)을 포함할 수 있다.
작동(16202)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 2개 이상의 그레인을 포함할 수 있다(즉, 핵연료 원소는 다결정질이다).
도 163은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 163은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16302)을 포함할 수 있다.
작동(16302)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2f에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 핵연료 원소(204) 중 하나 이상은 핵연료 원소 내부(210)로부터 핵연료 원소 표면(212)으로 핵분열 기체(118)를 이송하는 데에 적절한 하나 이상의 내부 통로를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 내부 통로(110)는 공통의 핵연료 원소(204) 내의 인접한 그레인들 사이에서 그레인 경계(112)에 의해 형성될 수 있다.
도 164는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 164는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16402)을 포함할 수 있다.
작동(16402)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204) 중 일부는 제한하지 않지만 금속 산화물(예컨대, 이산화우라늄, 이산화플루토늄, 또는 이산화토륨) 핵연료 물질, 혼합된 산화물 핵연료 물질(예컨대, 이산화플루토늄과 열화 이산화우라늄의 혼합물), 금속 질화물(예컨대, 우라늄 질화물) 기반 핵연료 물질, 또는 금속 탄화물(예컨대, 우라늄 탄화물) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
도 165는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 165는 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16502)을 포함할 수 있다.
작동(16502)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 물질 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 금속 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 핵연료(200)의 복수 개의 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 금속(예컨대, 우라늄, 플루토늄, 또는 토륨) 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질(예컨대, 우라늄 지르코늄, 우라늄-플루토늄-지르코늄, 또는 우라늄 지르코늄 하이드라이드), 또는 금속간(예컨대, UFe2 또는 UNi2) 기반 핵연료 물질을 포함할 수 있다.
도 166은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 166은 작동(13310)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16602)을 포함할 수 있다.
작동(16602)은 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 우라늄-235 또는 플루토늄-239를 비롯한 핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제공된 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 토륨-232를 비롯한 비핵분열성 핵 물질을 포함할 수 있다. 토륨-232는 자체로 핵분열성이 아니지만, 사실상 핵분열성인 우라늄-233을 개량하도록 이용될 수 있다.
도 167은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 167은 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16702), 및/또는 작동(16704)을 포함할 수 있다.
작동(16702)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(16704)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 168은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 167은 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16802)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(16802)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 하나 이상의 핵연료 원소(204)의 표면(212)과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 제공하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성되는 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 169는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 169는 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(16902), 및/또는 작동(16904)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(16902)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(16904)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 2개 이상의 인접한 핵연료 원소(204) 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 170은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 170은 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17002)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17002)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 제한하지 않지만 압밀 프로세스 또는 소결 프로세스 등의 고형화 프로세스를 통해 고형화되고, 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 다공률 레벨을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소 사이의 구역에 의해 형성되고 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 171은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 171은 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17102), 및/또는 작동(17104)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17102)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 핵연료 원소(204)의 표면(212)으로부터 핵연료(200)의 기하학적 표면(201)으로 핵분열 생성물(118)을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(216)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
또한, 작동(17104)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 원소(204)는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소(204)의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로(214)를 갖는 경계 네트워크(214)를 생성하기에 적절한 고형화된 핵연료(200) 내의 공간적 구성을 제공하도록 구성된 기계적 프로세스를 통해 고형화될 수 있다.
도 172는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 172는 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17202), 및/또는 작동(17204)을 포함할 수 있다.
작동(17202)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고형화된 핵연료(200)의 용적(202)을 생성하도록 사용되는 고형화 프로세스(예컨대, 압밀, 소결 등)는 선택된 밀도를 갖는 핵연료 피스를 생성할 수 있고, 선택된 밀도는 이론 밀도보다 작다. 예컨대, 핵연료(200)는 이론 밀도의 95%의 밀도로 고형화될 수 있다.
작동(17204)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 핵연료 원소(204)는 핵연료 피스의 형태를 유지하기에 적절한 연료 수용 베슬 또는 용기 내에 압밀될 수 있다.
도 173은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 173은 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17302), 및/또는 작동(17304)을 포함할 수 있다.
작동(17302)은 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화우라늄 등의 금속 산화물 분말이 압밀 및 소결을 통해 자립형 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
작동(17304)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 산화물 분말(예컨대, 이산화우라늄 분말) 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀될 수 있다.
도 174는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 174는 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17402)을 포함할 수 있다.
작동(17402)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 산화물 분말(예컨대, 이산화우라늄 분말) 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 몰드 내에 배치되고 자립형 연료 펠릿을 형성하도록 압밀되고 소결될 수 있다.
도 175는 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)의 변형예를 예시한다. 도 175는 작동(13330)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17502), 작동(17504), 작동(17506), 및/또는 작동(17508)을 포함할 수 있다.
작동(17502)은 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 금속(예컨대, 토륨) 또는 금속 합금(예컨대, 우라늄 합금) 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적(202)으로 기계적으로 배치될 수 있다.
또한, 작동(17504)은 복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2j에 도시된 바와 같이, 복수 개의 금속(예컨대, 토륨) 또는 금속 합금(예컨대, 우라늄 합금) 핵연료 원소 등의 복수 개의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 직조 구조(224)로 직조될 수 있다.
또한, 작동(17506)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2i에 도시된 바와 같이, 금속 또는 금속 합금의 평탄한 시트 등의 핵연료 요소(204)가 원통형 용적(222)으로 롤링될 수 있다. 또한, 롤링된 원통형 용적(222)의 2개 이상이 핵연료(200)를 형성하도록 결합될 수 있다는 것이 인지된다.
또한, 작동(17508)은 복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 2h에 도시된 바와 같이, 금속 또는 금속 합금의 평탄한 시트 등의 2개 이상의 핵연료 원소(204)가 핵연료(200)의 용적을 형성하도록 함께 적층될 수 있다.
도 176은 핵연료의 제조 방법에 관한 예시적인 작동을 나타내는 작동 플로우(17600)를 예시한다. 도 176은 도 133의 예시적인 작동 플로우(13300)가 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17610), 작동(17612), 작동(17614) 및/또는 작동(17616)을 포함할 수 있다.
시작 작동, 제공 작동(13310), 분산 작동(13320), 및 고형화 작동(13330) 후에, 작동 플로우(17600)는 처리 작동(17610)으로 이동한다. 작동(17610)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 처리 기법이 핵연료 요소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 핵연료(200)의 용적(202)에 수행될 수 있다.
작동(17612)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 처리 기법이 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 핵연료(200)의 용적(202)에 수행될 수 있다.
또한, 작동(17614)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 냉간 가공될 수 있다. 냉간 가공 프로세스는 제한하지 않지만 냉간 롤링, 저온에서의 압출, 벤딩, 압축 또는 드로잉을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17616)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료 물질의 고형화된 용적(202)은 어닐링될 수 있다. 예컨대, 냉간 가공된 후에, 원자로 연료(200)는 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 어닐링될 수 있다.
도 177은 도 176의 예시적인 작동 플로우(17600)의 변형예를 예시한다. 도 177은 작동(17610)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17702), 및/또는 작동(17508)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17702)은 핵연료 물질의 고형화된 용적의 일부를 용융하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)의 일부가 용융될 수 있다.
또한, 작동(17704)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 정규화될 수 있다.
도 61은 도 59의 예시적인 작동 플로우(5900)의 변형예를 예시한다. 도 61은 작동(5910)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(6102), 및/또는 작동(6104)을 포함할 수 있다.
도 178은 도 176의 예시적인 작동 플로우(17600)의 변형예를 예시한다. 도 178은 작동(17610)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17802), 및/또는 작동(17804)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17802)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 템퍼링될 수 있다.
또한, 작동(17804)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)의 크기를 추가 정련하도록 화학적으로 처리될 수 있다.
도 179는 도 176의 예시적인 작동 플로우(17600)의 변형예를 예시한다. 도 179는 작동(17610)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(17902)을 포함할 수 있다.
또한, 작동(17902)은 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 다공률 제어 프로세스(예컨대, 어닐링 또는 화학적 처리)를 받을 수 있다.
도 180은 도 176의 예시적인 작동 플로우(17600)의 변형예를 예시한다. 도 180은 작동(17610)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(18002), 및/또는 작동(18004)을 포함할 수 있다.
작동(18002)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 원자로 내에서의 작동과 같은 고온 환경에 도입될 수 있다.
작동(18004)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 핵연료 원소(204) 또는 경계 네트워크(214)의 크기를 정련하도록 조사될 수 있다(예컨대, 원자로 실시에서 조사되거나 중성자 소스를 통해 조사될 수 있다).
도 181은 도 176의 예시적인 작동 플로우(17600)의 변형예를 예시한다. 도 181은 작동(17610)이 적어도 하나의 추가 작동을 포함할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 추가 작동은 작동(18102)을 포함할 수 있다.
작동(18102)은 핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 예시한다. 예컨대, 도 1a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 핵연료(200)의 고형화된 용적(202)은 (예컨대, 원자로에서 이용되는) 핵분열 프로세스에서 이용될 수 있다. 핵분열 요소(204)의 크기는 더 정련될 수 있고, 및/또는 핵연료(200)의 경계 네트워크(214)는 원자로(200)에서 핵연료(200)를 실시할 때에 더 발달될 수 있다.
종래 기술은 시스템의 양태에서 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 실시 간의 차이가 거의 없을 정도까지 진행되어 왔고; 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 사용은 일반적으로(항상은 아니지만, 특정한 정황에서 하드웨어와 소프트웨어 간의 선택은 중요할 수 있음) 비용 대 효율적인 트레이드오프(tradeoff)를 나타내는 대체로 디자인적인 선택이다라는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 본 명세서에 기술된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 영향을 받을 수 있는(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어) 다양한 매개체(vehicle)가 있고, 바람직한 매개체는 상기 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 배포되는 정황에 따라 달라질 것이라는 것을 당업자라면 인식할 수 있을 것이다. 예컨대어, 실시자가 속도와 정확성이 중요하다고 판단하면, 실시자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 매개체를 선택할 수 있고; 그 대신에, 융통성이 중요하다면, 실시자는 주로 소프트웨어 실시를 선택할 수 있고; 또는 다시 한번 대안적으로, 실시자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 일부 조합을 선택할 수 있다. 그러므로, 본 명세서에 기술된 프로세스 및/또는 장치 및/또는 다른 기술이 영향을 받을 수 있는 몇가지의 가능한 매개체가 있고, 이러한 매개체 중 어느 것도 상기 매개체가 배포될 것인 정황 및 달라질 수 있는 실시자의 구체적인 관심사(예를 들면, 속도, 융통성, 또는 예측 가능성)에 따라 이용될 임의의 매개체가 선택된다는 점에서 다른 것보다 본질적으로 우월하지 않다. 실시의 광학적인 양태는 통상적으로 광학적으로 배향된 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어를 채용할 것이라는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다.
본 명세서에 설명된 몇몇의 실시에서, 로직 및 유사한 실시는 소프트웨어 또는 기타 제어 구조를 포함할 수 있다. 전자 회로는, 예컨대 본 명세서에 설명된 다양한 기능을 실시하도록 구성 및 배치된 하나 이상의 전류 경로를 가질 수 있다. 몇몇의 실시에서, 하나 이상의 매체는 그러한 매체가 본 명세서에 설명된 바와 같이 수행하도록 작동 가능한 장치 검출 명령어를 유지 또는 전송할 때에 장치 검출 명령어를 분담하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 변형예에서, 예컨대 실시는 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 작동에 관하여 하나 이상의 명령어의 반복 또는 전송을 수행하는 등에 의해 기존의 소프트웨어 또는 펌웨어, 또는 게이트 어레이 또는 프로그램 가능한 하드웨어의 업데이트 또는 변경을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 몇몇의 변형예에 있어서, 실시는 특별한 목적의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 구성요소 및/또는 특별한 목적의 구성요소를 실행하거나 달리 실시하는 범용 구성요소를 포함할 수 있다. 명세 또는 다른 실시가 본 명세서에 설명되는 바와 같이 실체적인 전송 매체의 하나 이상의 경우에 의해, 선택적으로 패킷 전송에 의해, 또는 달리 말해서 다양한 시간에 분포된 매체를 통한 통과에 의해 전송될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 실시는 특별한 목적의 명령 순서를 실행하는 것 또는 본 명세서에 설명되는 사실상 임의의 기능적 작동의 하나 이상의 발생을 인에이블, 트리거, 협력, 요청하거나 달리 유발하는 회로를 실시하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇의 변형예에서, 본 명세서에서의 작동 또는 기타 로직 설명은 소스 코드로서 표현되고 실행 가능한 명령 순서로서 응하거나 달리 실시될 수 있다. 몇몇의 정황에서, 예컨대, 실시는 전체적으로 또는 부분적으로 C++ 등의 소스 코트, 또는 다른 코드 순서에 의해 제공될 수 있다. 다른 실시에서, 상업적으로 이용 가능한 소스 도는 기타 코드 실시 및/또는 당업계의 기술은 고레벨의 기술어 언어로 순응/실시/번역/변환될 수 있다(예컨대, 초기에 C 또는 C++ 프로그래밍 언어에서 설명된 기술을 실시하고, 그 후에 프로그래밍 언어 실시를 로직 합성 언어 실시, 하드웨어 설명 언어 실시, 하드웨어 설명 시뮬레이션 실시, 및/또는 기타 그러한 유사한 표면 모드로 변환하는 것). 예컨대, 로직 표현의 일부 또는 전부(예컨대, 컴퓨터 프로그래밍 언어 실시)는 베릴로그 타입 하드웨어 설명(예컨대, 하드웨이어 설명 언어(HDL)을 통한) 및/또는 초고속 집적 회로 하드웨어 설명자 언어(VHDL) 또는 하드웨어를 갖는 물리적 실시를 생성하도록 사용될 수 있는 기타 회로(예컨대, 주문형 집적 회로)로서 명시될 수 있다. 당업자라면 이들 교시의 관점에서 적절한 전송 또는 연산 요소, 재료 공급자, 액츄에이터, 또는 기타 구조를 어떻게, 얻고, 구성하며, 최적화하는지를 알 것이다.
전술한 설명은 블럭 다이어그램, 플로우차트, 및/또는 예시를 이용하여 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 제시하였다. 그러한 블럭 다이어그램, 플로우차트, 및/또는 예시가 하나 이상의 기능 및/또는 작동을 포함하는 한, 상기 블럭 다이어그램, 플로우차트, 및/또는 예시 내의 각 기능 및/또는 작동은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 사실상 이들의 임의의 조합의 폭넓은 범위에 의해 개별적으로 및/또는 일괄적으로 구현될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 본 명세서에 기재된 요지의 일부는 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 게이트 어레이들(FPGA), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 다른 집적 포맷을 통해 구현될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기술된 실시예의 몇몇 양태는 하나 이상의 컴퓨터에서 실행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들면, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행하는 하나 이상의 프로그램), 하나 이상의 프로세서에서 실행하는 하나 이상의 프로그램(예를 들면, 하나 이상의 마이크로프로세서에서 실행하는 하나 이상의 프로그램), 펌웨어, 또는 사실상 이들의 임의의 조합으로서 집적 회로에서 동등하게 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있고, 소프트웨어 및/또는 펌웨어용 코드의 작성은 본 개시를 고려하면 본 기술분야 내에서 적절하다는 것을 당업자라면 인식할 수 있을 것이다. 게다가, 본 명세서에 기술된 요지의 메커니즘은 프로그램 생성물로서 다양한 형태로 분산될 수 있고, 본 명세서에 기술된 요지의 예시적인 실시예는 분산을 실제로 수행하는 데에 사용되는 특정 타입의 신호 베어링 매체(signal bearing medium)와 상관없이 적용될 것이라는 것을 당업자는 인식할 수 있을 것이다. 신호 베어링 매체의 예로는 플로피 디스크와 같은 기록형 매체, 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등, 및 디지털 및/또는 아날로드 통신 매체와 같은 전송형 매체(예를 들면, 광섬유 케이블, 도파관, 유선 통신회선, 무선 통신회선(예를 들면, 송신기, 수신기, 전송 로직, 수신 로직 등) 등)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일반적으로, 당업자라면, 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예가, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 사실상 이들의 임의의 조합 등의 광범위한 전기 구성요소; 및 강체, 스프링 또는 비틀림 바디, 유압 장치, 전자-자기 구동식 장치, 및/또는 사실상 이들의 임의의 조합과 같이 기계적인 힘 또는 운동을 가할 수 있는 광범위한 구성요소를 갖는 다양한 타입의 전자-기계 시스템에 의해 개별적으로 및/또는 일괄적으로 실시될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "전자-기계적 시스템"은 제한하지 않지만 트랜스듀서와 작동 가능하게 연결되는 전기 회로(예컨대, 액츄에이터, 모터, 압전 결정, 마이크로 전자 기계적 시스템(MEMS) 등), 적어도 하나의 개별 전기 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 주문형 집적 회로를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 범용 연산 장치(예컨대, 본 명세서에 설명되는 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 범용 컴퓨터, 또는 본 명세서에 설명되는 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 마이크로프로세서)를 형성하는 전기 회로, 메모리 장치[예컨대, 메모리 형태(예컨대, 랜덤 엑세스, 플래시, 리드 온리 등)]를 형성하는 전기 회로, 통신 장치(예컨대, 모뎀, 통신 스위치, 광학-전기 장치 등)을 형성하는 전기 회로, 및/또는 광학 또는 기타 아날로그와 같은 임의의 전기 아날로그를 포함한다. 당업자라면, 또한 전자-기계적 시스템의 예로는 제한하지 않지만 다양한 소비자 전자 시스템, 의료 장치, 뿐만 아니라 모터 구동식 이송 시스템, 공장 자동화 시스템, 안전 시스템, 및/또는 통신/연산 시스템을 포함한다는 것을 알 것이다. 당업자라면, 본 명세서에 사용되는 전자-기계적 시스템이 문맥이 달리 지적할 수 있는 것을 제외하고 전기적 및 기계적 구동을 모두 갖는 시스템으로 반드시 제한되지 않는다는 것을 인지할 것이다.
일반적으로, 당업자라면, 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 일괄적으로 실시될 수 있는 본 명세서에 설명된 다양한 양태가 다양한 타입의 "전기 회로"로 구성되는 것으로서 보일 수 있다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "전기 회로"는 제한하지 않지만 적어도 하나의 개별 전기 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 주문형 집적 회로를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 범용 연산 장치(예컨대, 본 명세서에 설명되는 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 범용 컴퓨터, 또는 본 명세서에 설명되는 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 마이크로프로세서)를 형성하는 전기 회로, 메모리 장치[예컨대, 메모리 형태(예컨대, 랜덤 엑세스, 플래시, 리드 온리 등)]를 형성하는 전기 회로, 통신 장치(예컨대, 모뎀, 통신 스위치, 광학-전기 장치 등)을 형성하는 전기 회로를 포함한다. 당업자라면, 본 명세서에 설명되는 요지가 아날로그 또는 디지털 방식으로 또는 그 약간의 조합으로 실시될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
당업자라면, 본 명세서에 설명된 장치 및/또는 프로세스의 적어도 일부가 데이터 처리 시스템에 통합될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 당업자라면, 데이터 처리 시스템이 일반적으로, 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 장치, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 등의 메모리, 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서 등의 프로세서, 작동 시스템, 구동 장치, 그래픽 유저 인터페이스, 및 어플리케이션 프로그램 등의 연산 엔터티, 하나 이상의 대화 장치(예컨대, 터치 패드, 터치 스크린, 안테나 등), 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터를 비롯한 제어 시스템(예컨대, 위치 및/또는 속도를 감지하는 피드백; 구성요소 및/또는 양을 이동 및/또는 조정하는 제어 모터)를 포함한다는 것을 인지할 것이다. 데이터 처리 시스템은 데이터 연산/통신 및/또는 네트워크 연산/통신 시스템에서 통상 사용되는 것과 같이 적절한 상업적으로 이용 가능한 구성요소를 이용하여 실시될 수 있다.
당업자라면, 본 명세서에 개시된 구성 요소(예를 들어, 작동), 장치, 물체 및 이들을 수반하는 설명이 개념적인 명료화를 위해 예로서 사용되었고, 다양한 구성 수정이 예상된다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 특정 예가 기재되고 수반하는 설명은 이들의 더 일반적인 분류를 나타내도록 의도된다. 일반적으로, 임의의 특정 예의 사용은 그 분류를 나타내는 것으로 의도되고, 특정 구성 요소(예를 들어, 작동), 장치 및 물체의 비포함은 제한으로서 취해지는 것은 아니다.
유저가 본 명세서에서 단일의 예시된 도면으로서 도시/설명되어 있지만, 당업자라면, 문맥이 달리 지적하지 않는다면, 유저가 인간 유저, 로봇 유저(예컨대, 연산 엔터티), 및/또는 실질적으로 이들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다는 것을 인지할 것이다. 당업자라면, 일반적으로, 문맥이 달리 지적하지 않는다면 본 명세서에서 그러한 용어가 사용될 때에 "발송자" 및/또는 다른 엔터티 지향 용어도 동일하다고 말할 수 있다는 것을 알 것이다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 당업자라면 문맥 및/또는 용례에 적절하다면 복수를 단수로 및/또는 단수를 복수로 해석할 수 있다. 명확화를 기하기 위해 본 명세서에 다양한 단수/복수 치환이 일부러 제시되지 않는다.
본 명세서에 설명된 요지는 때때로 상이한 다른 구성요소 내에 수용된, 또는 상이한 다른 구성요소와 연결되는 상이한 구성요소를 예시한다. 그러한 예시된 구성은 단순히 예시적이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 구성이 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 개념적인 관점에서, 동일한 기능을 달성하는 구성요소의 임의의 배치는 원하는 기능이 달성되도록 효율적으로 "관련된다". 따라서, 특별한 기능을 달성하도록 결합되는 본 명세서의 임의의 2개의 구성요소는 구성 또는 내부 구성요소들에 상관없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "관련"된 것으로서 볼 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 관련된 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능을 달성하도록 서로 "작동 가능하게 결합" 또는 "작동 가능하게 연결"되는 것으로 볼 수 있고, 그렇게 관련될 수 있는 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능을 달성하도록 서로 "작동 가능하게 결합 가능한" 것으로 볼 수 있다. 작동 가능하게 결합 가능한 것의 특정한 예는 제한하지 않지만 물리적으로 정합 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성요소, 및/또는 무선 대화 가능한 및/또는 무선 대화식 구성요소, 및/또는 로직 대화식 및/또는 로직 대화 가능한 구성요소를 포함한다.
몇몇의 경우에, 하나 이상의 구성요소는 본 명세서에서 "~하도록 구성되는", "~하도록 구성 가능한", "~하도록 작동 가능한/작동하는", "되는/될 수 있는", "~하도록 가능한", "~에 합치하는/합치 가능한" 등으로 지칭될 수 있다. 당업자라면, 그러한 용어(예컨대, "~하도록 구성되는")가 문맥에서 달리 요구하지 않는다면 일반적으로 작동 상태 구성요소 및/또는 비작동 상태 구성요소 및/또는 대기 상태 구성요소를 포괄할 수 있다는 것을 인지할 것이다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 요지의 특정 양태가 도시되어 있고 설명되어 있지만, 본 명세서의 교시에 기초하여, 변화 및 수정이 본 명세서에 설명된 요지 및 그 광범위한 양태로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있고, 따라서 첨부된 청구범위는 본 명세서에 설명된 요지의 진정한 사상 및 범주 내에 있는 바와 같은 모든 이러한 변경 및 수정을 이들의 범주 내에 포함한다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어 첨부된 청구범위의 본문)에 사용된 용어는 일반적으로 "개방형" 용어로서 의도된다(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌"으로서 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"으로서 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다"로서 해석되어야 하는 등임)는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 것이다. 특정 수의 소개된 청구항 인용이 의도되면, 이러한 의도는 청구항 내에 명시적으로 인용될 것이고, 이러한 인용이 없으면 어떠한 이러한 의도되지 않는다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 이해의 보조로서, 이하의 첨부된 청구범위는 청구항 인용을 소개하기 위해 소개 구문 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구문의 사용은, 동일한 청구항이 소개 구문 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 단수 표현(예를 들어, 단수 표현은 통상적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)을 포함할 때에도, 단수 표현에 의한 청구항 인용의 소개가 단지 하나의 이러한 인용만을 포함하는 청구항에 이러한 소개된 청구항 인용을 포함하는 임의의 특정 청구항을 한정하는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되고, 이러한 것은 청구항 인용을 소개하는 데 사용된 단수 표현의 사용에 대해서도 해당된다. 게다가, 특정 수의 소개된 청구항 인용이 명시적으로 인용되면, 당 기술 분야의 숙련자들은 이러한 인용이 통상적으로 적어도 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 수 있을 것이다(예를 들어, 다른 수식어구가 없는 "2개의 인용"의 유일한 인용은 통상적으로 적어도 2개의 인용 또는 2개 이상의 인용을 의미함). 더욱이, "A, B 및 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 규약이 사용되는 경우에, 일반적으로 이러한 구성은 당 기술 분야의 숙련자가 규약을 이해할 수 있는 개념에서 의도된다(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 이들에 한정되는 것은 아니지만, A만, B만, C만, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함할 수 있음). "A, B 또는 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 규약이 사용되는 경우에, 일반적으로 이러한 구성은 당 기술 분야의 숙련자가 규약을 이해할 수 있는 개념에서 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 이들에 한정되는 것은 아니지만, A만, B만, C만, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함할 수 있음). 통상적으로 상세한 설명, 청구범위 또는 도면이건간에, 2개 이상의 대안적인 용어를 제시하는 이접적 단어 및/또는 구문은 문맥상 달리 지시되지 않으면 용어 중 하나, 용어 중 어느 한쪽 또는 양 용어의 모두를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 구문 "A 또는 B"는 통상적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
첨부된 청구범위와 관련하여, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서의 언급된 작동이 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 다양한 작동적 흐름이 순서(들)로 제시되어 있지만, 다양한 작동은 예시된 것과는 다른 순서로 수행될 수 있고 또는 동시에 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 교대의 순서화는 문맥상 달리 지시되지 않으면, 중첩, 삽입, 중단, 재순서화, 증분, 준비, 보충, 동시, 역전 또는 다른 변형 순서화를 포함할 수 있다. 더욱이, "~에 응답하는", "~에 관한" 또는 다른 과거 시제 형용사는 문맥상 달리 지시되지 않으면 일반적으로 이러한 변형예를 배제하도록 의도된 것은 아니다.
본 명세서에 기술된 주제의 양태들이 이하의 번호가 부여된 조항들에 요약되어 있다.
조항들
1. 핵연료로서,
표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고,
상기 핵연료 물질은 복수 개의 그레인(grain)을 포함하며,
상기 복수 개의 그레인의 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며,
상기 핵연료 물질은 핵분열 생성물을 그레인들 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는 것인 핵연료.
2. 제1항에 있어서, 상기 핵분열 생성물은 기체 핵분열 생성물, 액체 핵분열 생성물, 또는 고체 핵분열 생성물을 포함하는 것인 핵연료.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
4. 제3항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화(normalization) 프로세스, 기계적 프로세스, 화학적 처리 프로세스 또는 템퍼링 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 조사(irradiation)를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
7. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 그레인 텍스쳐(texture)를 갖고, 상기 그레인 텍스쳐는 그레인 텍스트 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
8. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 선택된 다공률을 갖고, 상기 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
9. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
10. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
11. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
12. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 선택된 방향을 따른 복수 개의 그레인 중 일부의 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
13. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
14. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
15. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 갖는 것인 핵연료.
16. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 분포 세트를 갖는 것인 핵연료.
17. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인 것인 핵연료.
18. 제17항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵 물질의 작동 조건을 포함하는 것인 핵연료.
19. 제17항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵연료 물질의 온도 유도된 압력을 포함하는 것인 핵연료.
20. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인 것인 핵연료.
21. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질에서 핵분열 생성물 발생률의 함수인 것인 핵연료.
22. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는 것인 핵연료.
23. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인들 중 일부의 그레인 내부에서의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는 것인 핵연료.
24. 제1항에 있어서, 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
25. 제24항에 있어서, 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
26. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
27. 제26항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 기계적 프로세스, 템퍼링 프로세스, 또는 화학 처리 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
28. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 다공률 제어 프로세스를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
29. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
30. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
31. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
32. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
33. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
34. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 핵연료 물질의 경계 네트워크의 형성은 제조 프로세스에서 동시에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
35. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
36. 제35항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
37. 제35항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는 것인 핵연료.
38. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
39. 제38항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 그레인 경계에 의해 형성되는 것인 핵연료.
40. 제38항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
41. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는, 계면층을 갖는 그레인을 포함하고, 상기 계면층은 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 것인 핵연료.
42. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은, 세라믹 핵연료 물질을 포함하는 것인 핵연료.
43. 제42항에 있어서, 상기 세라믹 핵연료 물질은 산화물 핵연료 물질, 탄화물 핵연료 물질, 또는 질화물 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
44. 제42항에 있어서, 상기 핵연료 물질은, 혼합된 산화물 핵연료 물질을 포함하는 것인 핵연료.
45. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
46. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
47. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도를 갖는 것인 핵연료.
48. 제1항에 있어서, 핵연료 물질의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는 핵연료 물질의 용적을 포함하는 것인 핵연료.
49. 제1항에 있어서, 핵연료 물질의 용적은 핵연료 물질의 자립형 용적을 포함하는 것인 핵연료.
50. 제49항에 있어서, 핵연료 물질의 자립형 용적은 압밀 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
51. 제49항에 있어서, 핵연료 물질의 자립형 용적은 소결 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
52. 제49항에 있어서, 핵연료 물질의 자립형 용적은 캐스팅 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
53. 제49항에 있어서, 핵연료 물질의 자립형 용적은 압출 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
54. 핵연료로서,
표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고,
상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며, 상기 핵연료 원소는 금속을 포함하고,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며,
상기 복수 개의 핵연료 원소는 선택된 밀도로 고형화되는 것인 핵연료.
55. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
56. 제54항에 있어서, 상기 핵분열 생성물은 기체 핵분열 생성물, 액체 핵분열 생성물, 또는 고체 핵분열 생성물을 포함하는 것인 핵연료.
57. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 입자, 선형 원소, 또는 평탄한 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
58. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 3차원의 기하학적 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
59. 제58항에 있어서, 상기 기하학적 형태의 핵연료 원소는 규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
60. 제58항에 있어서, 상기 규칙적인 형태의 핵연료 원소는 구형 원소, 원통형 원소, 타원체 원소, 도넛형 원소, 또는 장사방형 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
61. 제58항에 있어서, 기하학적 형태의 핵연료 원소는 불규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
62. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는 것인 핵연료.
63. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
64. 제63항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 기계적 프로세스 또는 화학적 처리 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
65. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
66. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
67. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
68. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
69. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 선택된 그레인 텍스쳐를 갖고, 상기 그레인 텍스쳐는 그레인 텍스트 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
70. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 선택된 다공률을 갖고, 상기 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
71. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
72. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 선택된 방향을 따른 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
73. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
74. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
75. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 갖는 것인 핵연료.
76. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 분포 세트를 갖는 것인 핵연료.
77. 제54항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인 것인 핵연료.
78. 제77항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵 물질의 작동 온도를 포함하는 것인 핵연료.
79. 제77항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵연료 물질의 온도 유도된 압력을 포함하는 것인 핵연료.
80. 제54항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인 것인 핵연료.
81. 제54항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질에서 핵분열 생성물 발생률의 함수인 것인 핵연료.
82. 제54항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는 것인 핵연료.
83. 제82항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는 것인 핵연료.
84. 제54항에 있어서, 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한 상기 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
85. 제84항에 있어서, 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
86. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 원소의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 것인 핵연료.
87. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
88. 제87항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
89. 제87항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 것인 핵연료.
90. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
91. 제90항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
92. 제90항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
93. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로를 포함하는 것인 핵연료.
94. 제93항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행한 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
95. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
96. 제95항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 화학적 처리 프로세스, 다공률 제어 프로세스, 그레인 텍스쳐 프로세스 또는 기계적 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
97. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
98. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
99. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
100. 제86항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 달성되는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
101. 제86항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 핵연료 물질의 경계 네트워크의 형성은 제조 프로세스에서 적어도 부분적으로 동시에 달성되는 것인 핵연료.
102. 제54항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는, 계면층을 갖는 핵연료 원소를 포함하고, 상기 계면층은 핵연료 원소 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 것인 핵연료.
103. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는, 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 경로를 갖는 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
104. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
105. 제54항에 있어서, 고형화된 복수 개의 핵연료 원소의 선택된 밀도는 이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 것인 핵연료.
106. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 기하학적 유지 용기 내에 수용되는 핵연료의 용적을 포함하는 것인 핵연료.
107. 제54항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 핵연료 물질의 자립형 용적을 포함하는 것인 핵연료.
108. 제107항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압밀 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
109. 제107항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 소결 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
110. 제107항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 캐스팅 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
111. 핵연료로서,
표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고,
상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며, 상기 핵연료 원소는 세라믹 물질을 포함하고,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며,
상기 복수 개의 핵연료 원소는 선택된 밀도로 고형화되고,
상기 핵연료 물질은 상기 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는 것인 핵연료.
112. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 산화물, 혼합된 산화물, 질화물, 또는 탄화물 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
113. 제111항에 있어서, 상기 핵분열 생성물은 기체 핵분열 생성물, 액체 핵분열 생성물, 또는 고체 핵분열 생성물을 포함하는 것인 핵연료.
114. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 입자, 선형 원소, 또는 평탄한 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
115. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 3차원의 기하학적 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
116. 제115항에 있어서, 상기 기하학적 형태의 핵연료 원소는 규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
117. 제116항에 있어서, 상기 규칙적인 형태의 핵연료 원소는 구형 원소, 원통형 원소, 타원체 원소, 도넛형 원소, 또는 장사방형 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
118. 제115항에 있어서, 기하학적 형태의 핵연료 원소는 불규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
119. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는 것인 핵연료.
120. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
121. 제120항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 기계적 프로세스 또는 화학적 처리 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
122. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
123. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
124. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
125. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
126. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 선택된 그레인 텍스쳐를 갖고, 상기 그레인 텍스쳐는 그레인 텍스트 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
127. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 선택된 다공률을 갖고, 상기 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
128. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
129. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 선택된 방향을 따른 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
130. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
131. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
132. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 갖는 것인 핵연료.
133. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 분포 세트를 갖는 것인 핵연료.
134. 제111항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인 것인 핵연료.
135. 제134항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵 물질의 작동 온도를 포함하는 것인 핵연료.
136. 제134항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵연료 물질의 온도 유도된 압력을 포함하는 것인 핵연료.
137. 제111항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인 것인 핵연료.
138. 제111항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질에서 핵분열 생성물 발생률의 함수인 것인 핵연료.
139. 제111항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는 것인 핵연료.
140. 제139항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는 것인 핵연료.
141. 제111항에 있어서, 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한 상기 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
142. 제141항에 있어서, 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
143. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
144. 제143항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
145. 제143항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 것인 핵연료.
146. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
147. 제146항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
148. 제146항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
149. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로를 포함하는 것인 핵연료.
150. 제149항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행한 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
151. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
152. 제151항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 화학적 처리 프로세스, 다공률 제어 프로세스, 그레인 텍스쳐 프로세스 또는 기계적 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
153. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
154. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
155. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
156. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 달성되는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
157. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 핵연료 물질의 경계 네트워크의 형성은 제조 프로세스에서 적어도 부분적으로 동시에 달성되는 것인 핵연료.
158. 제111항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는, 계면층을 갖는 핵연료 원소를 포함하고, 상기 계면층은 핵연료 원소 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 것인 핵연료.
159. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는, 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 경로를 갖는 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
160. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
161. 제111항에 있어서, 고형화된 복수 개의 핵연료 원소의 선택된 밀도는 이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 것인 핵연료.
162. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 기하학적 유지 용기 내에 수용되는 핵연료의 용적을 포함하는 것인 핵연료.
163. 제111항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 핵연료 물질의 자립형 용적을 포함하는 것인 핵연료.
164. 제163항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압밀 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
165. 제163항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 소결 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
166. 제163항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 기계적 배치 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
167. 핵연료로서,
표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고,
상기 핵연료 물질은 복수 개의 핵연료 원소를 포함하며,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며,
핵연료 물질의 용적 내에 복수 개의 분산제 입자가 분산되고, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는 것인 핵연료.
168. 제167항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 핵생성을 억제하도록 구성되는 것인 핵연료.
169. 제168항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 하나 이상의 핵연료 원소의 핵생성을 억제하도록 구성되는 것인 핵연료.
170. 제167항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는 것인 핵연료.
171. 제170항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 산화물 물질, 질화물 물질, 또는 탄화물 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
172. 제167항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는 것인 핵연료.
173. 제172항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질, 금속 합금 물질, 또는 금속간 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
174. 제167항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 원소 중 일부의 하나 이상의 자유 표면을 따라 분산되는 것인 핵연료.
175. 제167항에 있어서, 상기 분산제 입자 중 일부는 기하학적 형태를 갖는 것인 핵연료.
176. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고형화된 용적 내에 저밀도의 기하학적 구조를 형성하도록 배치되는 것인 핵연료.
177. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는 것인 핵연료.
178. 제177항에 있어서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 소결 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는 것인 핵연료.
179. 제177항에 있어서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 캐스팅 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는 것인 핵연료.
180. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료, 금속 합금 핵연료, 또는 금속간 핵연료 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
181. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는 것인 핵연료.
182. 제167항에 있어서, 상기 핵분열 생성물은, 기체 핵분열 생성물, 액체 핵분열 생성물, 또는 고체 핵분열 생성물을 포함하는 것인 핵연료.
183. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 그레인을 포함하는 것인 핵연료.
184. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 입자, 선형 원소, 또는 평탄한 원소를 포함하는 것인 핵연료.
185. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 3차원의 기하학적 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
186. 제185항에 있어서, 상기 기하학적 형태의 핵연료 원소는 규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
187. 제186항에 있어서, 상기 규칙적인 형태의 핵연료 원소는 구형 원소, 원통형 원소, 타원체 원소, 도넛형 원소, 또는 장사방형 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
188. 제186항에 있어서, 상기 기하학적 형태의 핵연료 원소는 불규칙적인 형태의 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
189. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는 것인 핵연료.
190. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
191. 제190항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 기계적 프로세스 또는 화학적 처리 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
192. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
193. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
194. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
195. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
196. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는 선택된 그레인 텍스쳐를 갖고, 상기 그레인 텍스쳐는 그레인 텍스트 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
197. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 선택된 다공률을 갖고, 상기 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
198. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
199. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 선택된 방향을 따른 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
200. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
201. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
202. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 갖는 것인 핵연료.
203. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 분포 세트를 갖는 것인 핵연료.
204. 제167항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인 것인 핵연료.
205. 제204항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵 물질의 작동 온도를 포함하는 것인 핵연료.
206. 제204항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵연료 물질의 온도 유도된 압력을 포함하는 것인 핵연료.
207. 제167항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인 것인 핵연료.
208. 제167항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질에서 핵분열 생성물 발생률의 함수인 것인 핵연료.
209. 제167항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는 것인 핵연료.
210. 제209항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 상기 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는 것인 핵연료.
211. 제167항에 있어서, 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한 상기 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
212. 제210항에 있어서, 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리는,
핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
213. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
214. 제213항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
215. 제213항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 것인 핵연료.
216. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
217. 제216항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
218. 제216항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
219. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로를 포함하는 것인 핵연료.
220. 제219항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결되지 않은 경로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행한 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
221. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
222. 제221항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 화학적 처리 프로세스, 다공률 제어 프로세스, 그레인 텍스쳐 프로세스 또는 기계적 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
223. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
224. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
225. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
226. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 달성되는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
227. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 핵연료 물질의 경계 네트워크의 형성은 제조 프로세스에서 적어도 부분적으로 동시에 달성되는 것인 핵연료.
228. 제167항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는,
계면층을 갖는 핵연료 원소를 포함하고, 상기 계면층은 핵연료 원소 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 것인 핵연료.
229. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 원소 중 일부는, 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 경로를 갖는 핵연료 원소를 포함하는 것인 핵연료.
230. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
231. 제167항에 있어서, 고형화된 복수 개의 핵연료 원소의 선택된 밀도는 이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 것인 핵연료.
232. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 기하학적 유지 용기 내에 수용된 핵연료의 용적을 포함하는 것인 핵연료.
233. 제167항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은, 핵연료 물질의 자립형 용적을 포함하는 것인 핵연료.
234. 제233항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압밀 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
235. 제233항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 소결 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
236. 제233항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 캐스팅 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
237. 제233항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압출 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
238. 제233항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 기계적인 배치 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
239. 핵연료의 제조 방법으로서,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계; 및
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계
를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
240. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
241. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
242. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
243. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
244. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
245. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
246. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
247. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
248. 제240항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
249. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경으로 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
250. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
251. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
252. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
253. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
254. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
255. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
256. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
257. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
258. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
259. 제258항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
260. 제258항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
261. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
262. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
263. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
264. 제263항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
265. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
266. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
267. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
268. 제267항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
269. 제267항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
270. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
271. 제270항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료의 제조 방법.
272. 제270항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료의 제조 방법.
273. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
274. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
275. 제239항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
276. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
277. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 세라믹 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
278. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
279. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
280. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 밀도를 갖는 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 표면을 갖고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
281. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 핵연료의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
282. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
표면이 있는 핵연료 물질의 고체 자립형 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
283. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압밀하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
284. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 소결시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
285. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 캐스팅하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
286. 제239항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압출시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
287. 핵연료의 제조 방법으로서,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계; 및
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
288. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
289. 제288항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
290. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
291. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 어닐링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
292. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
293. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
294. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
295. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
296. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
297. 제289항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
298. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
299. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
300. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
301. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
302. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
303. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
304. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
305. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
306. 제305항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
307. 제305항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
308. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
309. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
310. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
311. 제310항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
312. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
313. 제312항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨로 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
314. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
315. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
316. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
317. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
318. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
319. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
320. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
321. 제287항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
322. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
323. 제322항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
324. 제322항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
325. 제322항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
326. 제325항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
327. 제325항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
328. 제322항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계
를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
329. 제328항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
330. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
331. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
332. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
333. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
334. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
335. 제287항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
336. 제335항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
337. 제335항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
338. 제335항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
339. 제287항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
340. 제339항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
341. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
342. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
343. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적의 일부를 용융시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
344. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
345. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
346. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
347. 제340항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
348. 제339항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
349. 제339항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
350. 제339항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
351. 핵연료의 제조 방법으로서,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계; 및
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
352. 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소들 중 일부에서 핵원료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하기에 적절하며, 핵연료 원소들 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
353. 제352항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
354. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
355. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 어닐링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
356. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
357. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
358. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
359. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
360. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
361. 제353항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소들 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소들 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
362. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
363. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
364. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
365. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
366. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
367. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
368. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
369. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
370. 제369항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
371. 제369항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
372. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
373. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
374. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
375. 제374항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
376. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
377. 제376항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨로 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
378. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
379. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
380. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 금속 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
381. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
382. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
383. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
384. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 산화물, 혼합된 산화물, 질화물, 또는 탄화물 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
385. 제351항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절하며, 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 물질을 포함하는, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
386. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
387. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
388. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
389. 제388항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
390. 제388항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
391. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
392. 제391항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
393. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
394. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
395. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
396. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
397. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
398. 제351항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질의 용적은 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
399. 제398항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
400. 제398항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
401. 제398항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
402. 제351항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
403. 제402항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
404. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
405. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
406. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
407. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
408. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
409. 제403항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
410. 제402항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
411. 제402항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
412. 제402항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
413. 핵연료의 제조 방법으로서,
핵연료 물질을 제공하는 단계;
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계;
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계; 및
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
414. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
415. 제414항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 산화물 물질, 질화물 물질, 또는 탄화물 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
416. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
417. 제416항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질, 금속 합금 물질, 또는 금속간 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
418. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질의 하나 이상의 그레인 경계를 따라 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
419. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 기하학적 형태를 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
420. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고형화된 용적 내에 저밀도의 기하학적 구조를 형성하도록 배치되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
421. 제413항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
422. 제421항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 소결 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
423. 제421항에 있어서, 상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계는,
상기 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 캐스팅 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
424. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 제공하는 단계는,
세라믹 핵연료 물질을 제공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
425. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 제공하는 단계는,
금속, 금속 합금 또는 금속간 핵연료 물질을 제공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
426. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 제공하는 단계는,
우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 핵연료 물질을 제공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
427. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
428. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
429. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
430. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 핵연료 물질의 고체 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
431. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압밀하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
432. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 소결하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
433. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 캐스팅하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
434. 제413항에 있어서, 핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
핵연료 물질을 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압출하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
435. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
436. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
상기 핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
437. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
438. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
439. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
440. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
441. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
442. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
443. 제435항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
444. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경으로 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
445. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
446. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
447. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
448. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
449. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
450. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
451. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
452. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
453. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
454. 제453항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
455. 제163항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
456. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
457. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
458. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
459. 제458항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
460. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내에 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
461. 제460항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내에 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내에 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도로 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
462. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
463. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
464. 제413항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
465. 제413항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
466. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 통로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
467. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 통로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
468. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
469. 제468항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
470. 제468항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
471. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
472. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
473. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
474. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
475. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
476. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
477. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
478. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
479. 제471항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
480. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경으로 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
481. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
482. 제465항에 있어서, 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 고형화된 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
483. 핵연료의 제조 방법으로서,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계;
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계; 및
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
484. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 핵생성을 억제하도록 구성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
485. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 하나 이상의 핵연료 원소의 핵생성을 억제하도록 구성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
486. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
487. 제486항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 세라믹 물질을 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 산화물 물질, 질화물 물질, 또는 탄화물 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
488. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
489. 제488항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질을 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 금속 물질, 금속 합금 물질, 또는 금속간 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
490. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 원소 중 일부의 하나 이상의 자유 표면을 따라 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
491. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 기하학적 형태를 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
492. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고형화된 용적 내에 저밀도의 기하학적 구조를 형성하도록 배치되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
493. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 분산제 입자 중 일부는 핵연료 물질 내에 우선적인 핵분열 생성물 점유 장소를 생성하도록 구성되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
494. 제493항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 고체 용적 형성 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 소결 프로세스 전에 복수 개의 분산제 입자 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
495. 제493항에 있어서, 복수 개의 핵연료 물질 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 고체 용적 형성 프로세스 전에 핵연료 물질 내에 분산되는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소 내에 복수 개의 분산제 입자를 분산시키는 단계로서, 상기 복수 개의 분산제 입자는 핵연료 물질의 캐스팅 프로세스 전에 복수 개의 핵연료 원소 내에 분산되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
496. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
497. 제496항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
498. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 냉간 가공 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
499. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 어닐링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
500. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 정규화 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
501. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 템퍼링 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
502. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 화학적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
503. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
504. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 다공률을 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
505. 제497항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소 중 일부에서 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
복수 개의 핵연료 원소 중 일부 내에 선택된 그레인 텍스쳐를 달성하도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
506. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
507. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
508. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
509. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
510. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 핵연료 원소 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
511. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소에서 특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
512. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
513. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
514. 제513항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
515. 제513항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
516. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
517. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
518. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
519. 제518항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 자유 표면으로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
520. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
521. 제520항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨을 유지하기에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 요구되는 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 복수 개의 핵연료 원소의 확산 레벨로 유지하기에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
522. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 기체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
523. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 액체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
524. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
선택된 거리보다 작거나 동일한 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 복수 개의 핵연료 원소에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 고체 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
525. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소의 내부와 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
526. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 2개 이상의 그레인을 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
527. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 핵연료 원소 내부의 적어도 일 부분으로부터 핵연료 원소의 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
528. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 세라믹 핵연료 원소를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
529. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 금속, 금속 합금, 또는 금속간 핵연료 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
530. 제483항에 있어서, 복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 핵연료 원소 중 일부에서 핵연료 원소 내부로부터 적어도 하나의 자유 표면으로 핵분열 생성물의 적절한 확산을 유지하는 데에 적절한, 단계는,
복수 개의 핵연료 원소를 제공하는 단계로서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부는 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
531. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
532. 제531항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
533. 제531항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 적어도 하나의 자유 표면과 교차하는 적어도 하나의 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
534. 제531항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
535. 제534항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 핵연료 원소들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
536. 제534항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결된 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 통로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
537. 제531항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
538. 제537항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하는, 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 경계 네트워크를 갖는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 경계 네트워크는 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 자유 표면으로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성되는 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로를 포함하고, 상기 복수 개의 상호 연결되지 않은 이송 통로 중 적어도 하나는 인접하고 실질적으로 평행하거나 동심인 핵연료 원소들의 표면들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
539. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 이론 밀도 또는 그 미만의 밀도로 고형화되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
540. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
541. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 자립형 용적으로 고형화시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
542. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압밀하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
543. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 소결하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
544. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 캐스팅하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
545. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 압출하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
546. 제483항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 고형화시키는 단계는,
상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
547. 제546항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 선형 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 직조하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
548. 제546항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 롤링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
549. 제546항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 용적으로 기계적으로 배치하는 단계는,
복수 개의 평탄한 핵연료 원소를 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 적층하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
550. 제483항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
551. 제550항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
552. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 냉간 가공하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
553. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 어닐링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
554. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적의 일부를 용융시키는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
555. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 정규화하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
556. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 템퍼링하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
557. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 화학적으로 처리하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
558. 제551항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 물질 처리 기법을 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 다공률 제어 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
559. 제550항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 상승된 온도 환경에 도입하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
560. 제550항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 조사하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
561. 제550항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
핵연료 물질의 고형화된 용적을 이용하여 핵분열 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.

Claims (261)

  1. 핵연료로서,
    표면에 의해 형성되는 핵연료 물질의 용적을 포함하고,
    상기 핵연료 물질은 복수 개의 그레인(grain)을 포함하며,
    상기 복수 개의 그레인의 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 갖고, 상기 선택된 거리는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있고,
    상기 핵연료 물질은 핵분열 생성물을 그레인들 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 포함하는 것인 핵연료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화(normalization) 프로세스, 기계적 프로세스, 화학적 처리 프로세스 또는 템퍼링 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 조사(irradiation)를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 그레인 텍스쳐(texture)를 갖고, 상기 그레인 텍스쳐는 그레인 텍스트 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 거리보다 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이는 선택된 방향을 따른 복수 개의 그레인 중 일부의 특성 길이를 포함하는 것인 핵연료.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 선택된 거리보다 작거나 동일한 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 갖는 것인 핵연료.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 통계 분포를 갖는 것인 핵연료.
  14. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 일부는 특성 길이의 선택된 분포 세트를 갖는 것인 핵연료.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인들 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로의 열 전달을 최대화하도록 선택되는 것인 핵연료.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인들 중 일부의 그레인 내부에서의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는 것인 핵연료.
  17. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 다공률 제어 프로세스를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  18. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 그레인 텍스쳐 제어 프로세스를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  19. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
  21. 제19항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 적어도 하나의 이송 경로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는 것인 핵연료.
  22. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로를 포함하는 것인 핵연료.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 그레인 경계에 의해 형성되는 것인 핵연료.
  24. 제22항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 적어도 하나의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 배치된 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료.
  25. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는, 계면층을 갖는 그레인을 포함하고, 상기 계면층은 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 것인 핵연료.
  26. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은, 세라믹 핵연료 물질을 포함하는 것인 핵연료.
  27. 제26항에 있어서, 상기 세라믹 핵연료 물질은 산화물 핵연료 물질, 탄화물 핵연료 물질, 또는 질화물 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
  28. 제26항에 있어서, 상기 핵연료 물질은, 혼합된 산화물 핵연료 물질을 포함하는 것인 핵연료.
  29. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
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  49. 제1항에 있어서, 상기 핵분열 생성물은, 기체 핵분열 생성물, 액체 핵분열 생성물, 또는 고체 핵분열 생성물을 포함하는 것인 핵연료.
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  64. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 선택된 다공률을 갖고, 상기 다공률은 다공률 제어 프로세스를 통해 제어되는 것인 핵연료.
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  71. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인 것인 핵연료.
  72. 제71항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵 물질의 작동 온도를 포함하는 것인 핵연료.
  73. 제71항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 작동 조건은 핵연료 물질의 온도 유도된 압력을 포함하는 것인 핵연료.
  74. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인 것인 핵연료.
  75. 제1항에 있어서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질에서 핵분열 생성물 발생률의 함수인 것인 핵연료.
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  78. 제1항에 있어서, 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 상기 선택된 거리는,
    핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 이하로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하게 되어있는 선택된 거리를 포함하는 것인 핵연료.
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  88. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 물질 처리 기법을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  89. 제88항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 냉간 가공 프로세스, 어닐링 프로세스, 정규화 프로세스, 템퍼링 프로세스, 화학적 처리 프로세스, 다공률 제어 프로세스, 그레인 텍스쳐 프로세스 또는 기계적 프로세스 중 적어도 하나를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  90. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 상승된 온도 환경을 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  91. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 조사를 통해 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  92. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 전에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  93. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 경계 네트워크는 핵연료 물질의 핵분열 반응 프로세스 중에 적어도 부분적으로 달성되는 것인 핵연료.
  94. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 핵연료 원소 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 핵연료 물질의 경계 네트워크의 형성은 제조 프로세스에서 적어도 부분적으로 동시에 달성되는 것인 핵연료.
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  97. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질은 우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 핵연료.
  98. 제1항에 있어서, 고형화된 복수 개의 핵연료 원소의 선택된 밀도는 이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 것인 핵연료.
  99. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은,
    기하학적 유지 용기 내에 수용된 핵연료의 용적을 포함하는 것인 핵연료.
  100. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 용적은,
    핵연료 물질의 자립형 용적(self-supporting volume)을 포함하는 것인 핵연료.
  101. 제100항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압밀 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
  102. 제100항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 소결 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
  103. 제100항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 캐스팅 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
  104. 제100항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 압출 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
  105. 제100항에 있어서, 상기 핵연료 물질의 자립형 용적은 기계적인 배치 프로세스를 통해 제조되는 것인 핵연료.
  106. 핵연료의 제조 방법으로서,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계; 및
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  107. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  108. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 선택된 레벨 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하게 되어있는 것인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  109. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 용적 내의 핵분열 생성물 농도를 핵분열 생성물의 핵생성에 필요한 농도 또는 그 미만으로 유지하는 데에 필요한 확산 레벨을 유지하게 되어있는 것인, 단계를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  110. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  111. 제110항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  112. 제110항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 적어도 하나의 이송 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 이송 경로는 적어도 하나의 그레인 경계와 교차하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  113. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  114. 제113항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 2개 이상의 인접한 그레인들 사이의 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료의 제조 방법.
  115. 제113항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 복수 개의 상호 연결된 이송 경로 중 적어도 하나는 하나 이상의 공극 구역에 의해 형성되는 것인 핵연료의 제조 방법.
  116. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 기체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 기체 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  117. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 액체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 액체 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  118. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인의 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이 및 그레인 중 일부의 적어도 하나의 그레인 경계로부터 핵연료 물질의 용적의 표면으로 고체 핵분열 생성물을 이송하도록 구성된 복수 개의 상호 연결된 경로를 갖는 경계 네트워크를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 고체 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  119. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 상기 복수 개의 그레인 중 일부는 그레인 내부의 물질과 상이한 물질을 포함하는 계면층을 갖는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  120. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 세라믹 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  121. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 금속 핵연료 물질, 금속 합금 핵연료 물질, 또는 금속간 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  122. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    우라늄 동위 원소, 플루토늄 동위 원소, 또는 토륨 동위 원소 중 적어도 하나를 포함하는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  123. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    이론 밀도와 동일하거나 그 미만인 밀도를 갖는 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 핵연료 물질은 표면을 갖고, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  124. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하고, 핵연료의 용적은 기하학적 유지 용기 내에 수용되는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  125. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    표면이 있는 핵연료 물질의 고체 자립형 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  126. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압밀하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  127. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 소결시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  128. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 캐스팅하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  129. 제106항에 있어서, 상기 표면이 있는 핵연료 물질의 고체 용적으로 고형화되는 핵연료 물질을 제공하는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계는,
    핵연료 물질을 표면이 있는 핵연료 물질의 고형화된 고체 자립형 용적으로 압출시키는 단계로서, 상기 고형화된 핵연료 물질은 복수 개의 그레인을 포함하는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
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  155. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 기계적 처리 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  156. 제106항에 있어서, 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계는,
    상기 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 그레인 텍스쳐 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  157. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  158. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  159. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 치수를 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  160. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 선택된 방향을 따른 평균 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  161. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    특성 길이의 선택된 통계 분포를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  162. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    특성 길이의 선택된 통계 분포 세트를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  163. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  164. 제163항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 온도의 함수인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  165. 제163항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 작동 조건의 함수인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 온도 유도된 압력의 함수인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  166. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 화학 조성의 함수인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  167. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 핵연료 물질의 핵분열 생성물 발생률의 함수인, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  168. 제106항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 거리는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 적어도 하나의 그레인 경계로 핵분열 생성물의 확산을 유지하게 되어있는 것인, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
  169. 제168항에 있어서, 선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부로부터 그레인 경계로 열 전달을 최대화하도록 선택되는, 단계는,
    선택된 거리보다 작거나 동일한 그레인 중 일부의 적어도 하나의 치수를 따른 특성 길이를 얻도록 핵연료 물질의 고형화된 용적에 하나 이상의 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 치수는 그레인 중 일부에서 그레인 내부의 열 구배와 실질적으로 평행하도록 선택되는, 단계
    를 포함하는 것인 핵연료의 제조 방법.
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