Многослойная композитная система покрытия топлива с высокотемпературной герметичностью и устойчивостью к нештатным ситуациям - RU2020128441A
Код документа: RU2020128441A
Формула
1. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом, содержащее:
внутренний слой (23);
промежуточный слой (29), сформированный на внешней поверхности (27) внутреннего слоя (23), содержащий:
взаимосвязанные керамические волокна; или
композит, содержащий:
взаимосвязанные керамические волокна; и
матрицу, содержащую карбид кремния, оксид алюминия, и их смеси или комбинации; и
взаимосвязанные керамические волокна; и
способный повторно формироваться внешний слой (35), осажденный на внешней поверхности (33) промежуточного слоя (29), причем указанный способный повторно формироваться внешний слой (35) содержит сплав железо-хром-алюминий.
2. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором внутренний слой (23) содержит металлический сплав, выбранный из группы, состоящей из аустенитной стали, ферритно-мартенситной стали, сплава железа, сплава циркония, сплава титана, а также их слоистых комбинаций.
3. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором внутренний слой (23) структурируется так, чтобы сформировать цилиндрическую трубу.
4. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором указанный внутренний слой формирует полость для содержания ядерного топлива.
5. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором взаимосвязанные керамические волокна содержат тканые или плетеные волокна из карбида кремния, тканые или плетеные волокна из глинозема, и их смеси или комбинации.
6. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором взаимосвязанные керамические волокна имеют форму жгутов волокна, конфигурируемых в тканую или наматываемую структуру.
7. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором матрица осаждается на и в тканую или наматываемую структуру из керамического волокна.
8. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором сплав железо-хром-алюминий содержит стойкое к окислению покрытие.
9. Многослойное покрытие (21) для стержня с ядерным топливом по п. 1, в котором сплав железо-хром-алюминий способного повторно формироваться внешнего слоя (35) содержит иттрий.
10. Способ формирования многослойного покрытия (21) для стержня с ядерным топливом, включающий в себя:
формирование внутреннего слоя (23), содержащего металлический сплав, выбранный из группы, состоящей из аустенитной стали, ферритно-мартенситной стали, сплава железа, сплава циркония, сплава титана, а также их слоистых комбинаций;
нанесение промежуточного слоя (29) на внешнюю поверхность (27) внутреннего слоя (23), и
осаждение способного повторно формироваться внешнего слоя (35), содержащего сплав железо-хром-алюминий, на внешней поверхности (33) промежуточного слоя (29).
11. Способ по п. 10, в котором формирование внутреннего слоя (23) включает формирование внутреннего слоя (23) с образованием полости (24) для содержания ядерного топлива.
12. Способ по п.10, в котором нанесение промежуточного слоя (29) включает в себя обертывание, наматывание или оплетание волокнами, содержащими тканые или плетеные волокна из карбида кремния, тканые или плетеные волокна из глинозема, и их смеси или комбинации, на внутренний слой (23) с получением тканой структуры из керамического волокна, причем тканая структура керамического волокна формирует пустоты внутри.
13. Способ по п.12, в котором обертывание, наматывание или оплетание волокнами включает обертывание, наматывание или оплетание волокнами в виде жгутов волокон.
14. Способ по п.12, в котором нанесение промежуточного слоя (29) дополнительно включает осаждение матрицы поверх тканой структуры из керамического волокна.
15. Способ по п.14, в котором осаждение матрицы включает осаждение карбида кремния, глинозема, и их смесей или комбинаций, поверх тканой структуры из керамического волокна.
16. Способ по п.14, в котором осаждение матрицы включает осаждение с помощью процесса, выбранного из группы, состоящей из химического осаждения из паровой фазы, химической инфильтрации паров и инфильтрации золь-геля, для того, чтобы по меньшей мере частично заполнить пустоты.
17. Способ по п.10, в котором осаждение способного повторно формироваться внешнего слоя (35) включает осаждение способного повторно формироваться внешнего слоя (35) способом, выбранным из группы, состоящей из дугового, жидкофазного или холодного напыления.
18. Способ по п.10, в котором осаждение способного повторно формироваться внешнего слоя (35) включает инкапсулирование промежуточного слоя (29) и внутреннего слоя (23).
19. Способ по п.10, в котором осаждение способного повторно формироваться внешнего слоя (35) дополнительно включает осаждение иттрия.
