[发明专利]高温强度、耐腐蚀、事故宽容的核燃料组件栅格

权利要求书

1.一种用于核反应堆的燃料组件[110]，该燃料组件包含：

具有轴向长度的多个伸长的核燃料棒[122]的平行、间隔的阵列；

下喷嘴[112]；

上喷嘴[116],

其中所述多个伸长的核燃料棒支承在所述下喷嘴和上喷嘴之间；以及

在上喷嘴[116]和下喷嘴[112]之间沿燃料棒[122]的轴向长度串联设置的多个间隔栅格[120],所述多个间隔栅格[120]或者其局部或部件是由包含如下的组合物构造:

包含一种或多种三元化合物的多个烧结层，所述三元化合物具有如下通式：

M_n+1AX_n(I)

其中M是过渡金属，A是选自化学周期表中A族元素的元素，X选自碳和氮，并且n是从1至3的整数，以及

其中所述多个烧结层中的每个层包含相同或不同的一种或多种三元化合物。

2.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中M选自钛、锆和铌。

3.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中A选自铝、硅和锡。

4.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中所述一种或多种三元化合物选自Ti₂AlC、Ti₃AlC₂、Ti₄AlN₃、Ti₂SiC、Ti₃SiC₂、Ti₃SnC₂、Zr₂AlC、Zr₂TiC、Zr₂SnC、Nb₂SnC、Nb₃SiC₂、(Zr_xNb_1-x)₂AlC，其中x大于零且小于1。

5.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中M对A对X的摩尔比可以选自2:1:1、3:1:2和4:1:3。

6.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中所述一种或多种三元化合物各自具有大于其理论密度的85％的密度。

7.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中所述一种或多种三元化合物各自具有大于其理论密度的95％的密度。

8.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中所述多个栅格[120]中的一个或多个具有印在表面上的图案。

9.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中所述多个间隔栅格[120]中的一个或多个具有附着到其上的部件，该部件选自栅格条带[128,130]、整体式混流器[89]和它们的组合。

10.根据权利要求1所述的燃料组件[110]，其中该燃料组件[110]用于选自压水反应堆、沸水反应堆和重水反应堆的水反应堆中。

11.一种制备选自核反应堆燃料组件的支承栅格[120]、栅格条带[128,130]和整体式混流器[89]的制品的方法，该方法包含：

以粉末形式获取组合物，该组合物包含：

具有通式I的一种或多种三元化合物：

M_n+1AX_n(I)

其中M是过渡金属，A是选自化学周期表中A族元素的元素，X选自碳和氮，并且n是从1至3的整数；

在目标区域中沉积所述组合物的第一部分；

烧结所述第一部分以形成第一层；

相继地向所述第一层上在目标区域中沉积所述组合物的一个或多个另外部分；

烧结所述一个或多个另外部分的每一个从而与所述第一层一起形成一个或多个相继的烧结层；和

形成包括烧结在一起的多个层的制品。

12.根据权利要求11所述 的方法，其中通过选自无压烧结、热压及其组合的工艺生产栅格条带[128,130]。