[发明专利]具有中间抗氧化层的陶瓷增强的锆合金核燃料包壳

权利要求书

1.涂覆用于核水反应堆的含有陶瓷的核燃料棒包壳(22)的方法，包括：

提供包壳(22)，其包括：

具有内表面(23)和外表面(25)的管状壁(21)；

由管状壁(21)形成的空腔(27)；

第一开放端(31a)；

第二开放端(31b)；

提供第一端塞(26a)和第二端塞(26b)；

将第一端塞(26a)插入到包壳(22)的第一开放端(31a)；

密封第一端塞(26a)；

用核燃料(20)和压紧装置(24)填充燃料棒包壳(22)；

用惰性气体对燃料棒包壳(22)加压；

将第二端塞(26b)插入包壳(22)的第二开放端(31b)；

密封第二端塞(26b)；

提供包含抗氧化材料的第一组合物；

提供包含碳化硅的第二组合物；

将第一组合物施加到包壳(22)的外表面(25)的至少一部分以形成第一外涂层(33)；和

将第二组合物施加到第一外涂层(33)的至少一部分以形成第二外涂层(51)，其包括：

沉积SiC增强的纤维(62)，该SiC增强的纤维具有在SiC增强纤维(62)的至少一部分之间形成的空隙(64)；和

沉积SiC材料(66)以至少部分地填充在SiC增强的纤维(62)的至少一部分之间形成的空隙(64)；

其中第二外涂层(51)基本包封包壳(22)的外表面。

2.根据权利要求1的方法，还包括将第一组合物施加到包壳的内表面(23)上以在其上形成第一内涂层(29)。

3.根据权利要求2的方法，其中通过原子层沉积进行第一内涂层(29)的施加和第一外涂层(33)的施加。

4.根据权利要求2的方法，其中第一内涂层(29)和第一外涂层(33)具有10纳米至10微米的厚度。

5.根据权利要求2的方法，当第一端塞(26a)和第二端塞(26b)都没有定位于第一开放端(31a)和第二开放端(31b)中时，或者当第一端塞(26a)和第二端塞(26b)中的一个分别定位于包壳(22)的第一开放端(31a)和第二开放端(31b)中时，进行第一内涂层(29)的施加。

6.根据权利要求1的方法，其中当第一和第二端塞(26a，b)定位在包壳(22)的第一和第二端部(31a，b)的每个中时，进行第一外涂层(33)和第二外涂层(51)的施加。

7.根据权利要求1的方法，其中通过缠绕或编织进行SiC增强纤维(62)的沉积。

8.根据权利要求1的方法，其中SiC增强的纤维(62)形成具有10密耳至40密耳的厚度的层(60)。

9.根据权利要求1的方法，其中第二外涂层(51)具有2.5至3.22g/cm³的密度。

10.根据权利要求1的方法，其中第一组合物选自Al₂O₃、Cr₂O₃，以及它们的混合物。

11.根据权利要求1的方法，其中第二外涂层(51)的沉积包围定位于包壳(22)的第一和第二开放端(31a，b)内的第一和第二端塞(26a，b)的每一个的暴露表面。

12.一种用于核水反应堆的涂覆有复合物的、含有陶瓷的核燃料棒包壳(22)，该包壳(22)包括：

具有内表面(23)和外表面(25)的管状壁(21)；

由管状壁(21)形成的空腔(27)，该空腔(27)具有置于其中的核燃料(20)；

第一开放端(31a)；和

第二开放端(31b)；

复合物，包含：

沉积在包壳(22)的外表面(25)的至少一部分上的第一组合物以形成第一外涂层(33)，所述第一组合物包括抗氧化材料；和

沉积在第一外涂层(33)的至少一部分上的第二组合物以形成第二外涂层(51)，所述第二组合物包含：

缠绕或编织在所述第一外涂层(33)上的多个SiC增强的纤维(62)以形成纤维层(60)，所述纤维(62)具有在其间形成的空隙(64)；和

至少部分地施加到纤维层(60)的SiC材料(66)以至少部分地填充空隙(64)。