[发明专利]制造方法

说明书

一种制造核燃料棒的方法包括在真空室中提供一个管状基体。该方法包括使用激光驱动的化学气相沉积，以在真空室内形成多个纤维并当纤维形成时，围绕基体编织纤维。

技术领域

本公开涉及燃料棒、核电站、部件、制造部件的方法和/或制造核燃料的方法。

背景技术

核电站通常包括核反应堆、主线路、热交换器、二次线路，和涡轮。主线路中的主流体被核反应堆加热。主流体流向热交换器，在那里它加热二次线路中的二次流体。经加热的二次流体然后被用于驱动涡轮发电。

核反应堆通常包括多个燃料棒。燃料棒是含有核燃料的棒。通常，燃料棒是一种含有二氧化铀粒料的管状构件。燃料棒被熔覆在锆合金(zirconium alloy)中，通常称为锆合金(zircaloy)。锆合金通常具有至少95%重量的锆，而剩余的由其他金属元素组成。

锆具有非常低的热中子吸收，是坚硬、韧性、耐腐蚀的并具有高导热性，这是熔覆核燃料棒所需的性质。然而，锆合金与蒸汽反应而在放热反应中产生氢。因此，发电厂需要包括许多主动控制措施来处理在一次事故场景中的氢。因此，在该行业中有改进核燃料棒的事故抵抗力的举动。

陶瓷熔覆，例如碳化硅已被考虑用作一种熔覆材料。陶瓷熔覆具有比锆合金更高的熔点，并且当它接触蒸汽时不形成大量的氢，所以它具有更大的事故抵抗力。

提议的碳化硅熔覆常常包括碳化硅的整体管，其使用化学气相沉积(CVD)制造。在CVD的工艺中，需要热源(如加热垫)，而这可造成所得的管的性质变化，而更接近热源的材料具有与远离热源的材料不同的性质。一旦完整的管被制造，它可通过形成围绕管的碳化硅纤维的织物而被加强。纤维可(仅作为举例)使用与US2015004393中描述的方法类似的方法制造。一旦形成编织层，它们用碳化硅基质通过化学蒸气渗透且然后进行聚合物浸渍热解来填充。所得的结构具有更大的表面积，所以屏障涂层被应用于渗透的织物。

发明内容

根据一个方面，在此提供一种制造核燃料的方法。该方法包括在真空室内提供基体。使用激光驱动的化学气相沉积，以在真空室内形成多个纤维并当纤维形成时，它们围绕基体编织。

可考虑原位形成纤维，即是说，它们在其围绕基体编织时形成。

核燃料可以是一种核燃料棒。基体可以是一种管状基体。

所述方法可包括在围绕基体编织的纤维上沉积基质材料。

原位形成纤维和原位形成织物，意味着基质材料可在适当的时间施加用于改进基质材料对复合材料织物的填实。例如，基质材料可在每一层织物形成后，而不是在全部织物层形成后施加，且然后用基质材料填实织物。

基质材料可使用选择性区域激光沉积来沉积。

基质材料可在真空室中施加。

一旦纤维围绕基体编织，基质材料可沉积在纤维上，以填实由纤维形成的织物，然后进一步地纤维可围绕基体编织，且进一步地基质材料可沉积在形成的编织层上。

纤维和/或基质材料可从碳化硅制得。

基体可从碳化硅(如单片碳化硅)制得。

基体可从石墨制得。

一旦纤维已经形成并围绕基体编织，所述方法可包括将管状基体和编织的纤维的组件放在升高温度的烘箱中以从组件除去石墨。

所述方法可包括在纤维上沉积基质材料，然后围绕基质材料编织更多的纤维。这个过程可重复多次，直至形成所需数量的纤维复合材料编织层。

在一个方面，在此提供用于制造根据前述方面的核燃料棒的装置。