ES3054891T3

ES3054891T3 - A nuclear fuel assembly and a method of manufacture thereof

Info

Publication number: ES3054891T3
Application number: ES21721657T
Authority: ES
Inventors: Edward J Lahoda; Clinton B Armstrong; Lyman J Petrosky
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2021-01-08
Publication date: 2026-02-06
Anticipated expiration: 2041-01-08
Also published as: KR20220116338A; EP4657463A2; US20230036331A1; WO2021142220A1; US12525368B2; EP4657463A3; TW202133196A; JP2023516854A; EP4088290B1; JP7455981B2; TWI813929B; EP4088290A1

Abstract

Se proporciona un conjunto de combustible nuclear (430, 530) y un método para su fabricación. El método comprende depositar una capa térmicamente conductora (104) sobre al menos una parte de al menos dos capas de combustible nuclear (102) para crear al menos dos capas al menos parcialmente recubiertas (120). El método comprende apilar las al menos dos capas recubiertas (120) y unir las al menos dos capas recubiertas (120) para formar un conjunto de combustible nuclear (430, 530). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Conjunto de combustible nuclear y método para su fabricación

[0003] Esta invención se realizó con apoyo gubernamental en virtud del contrato pú blico n.º NE-0008824 adjudicado por el Departamento de Energía. El Gobierno tiene ciertos derechos sobre esta invención.

[0004] Referencia cruzada

[0005] Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense n.º 62i958.964, que se presentó el 9 de enero de 2020.

[0006] Antecedentes

[0007] El combustible nuclear, tal como, por ejemplo, el dióxido de uranio, se puede fabricar en pastillas de combustible nuclear. Las pastillas de combustible nuclear se cargan en varillas de combustible para su uso en un reactor de agua presurizada. La fabricación de pastillas de combustible nuclear, la carga de pastillas de combustible nuclear en varillas de combustible y el funcionamiento de las varillas de combustible en un reactor de agua presurizada plantean algunos retos. El documento US 2019/108920 A1 describe un método de fabricación de una pastilla de combustible nuclear con recubrimiento de tungsteno.

[0008] Resumen

[0009] La presente descripción proporciona un método para la fabricación de un conjunto de combustible nuclear. El método comprende depositar una capa termoconductora sobre al menos una parte de al menos dos capas de combustible nuclear para crear al menos dos capas recubiertas al menos parcialmente. El método comprende apilar las al menos dos capas recubiertas y adherir las al menos dos capas recubiertas para formar un conjunto de combustible nuclear. La presente descripción también proporciona un conjunto de combustible nuclear que comprende una pila de al menos dos capas recubiertas al menos parcialmente adheridas entre sí. Cada capa recubierta comprende una capa de combustible nuclear y una capa termoconductora dispuesta en al menos una parte de la capa de combustible nuclear. Breve descripción de los dibujos

[0010] Los rasgos y ventajas de los ejemplos, y la manera de obtenerlos, se harán más evidentes, y los ejemplos se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción de los ejemplos, tomada junto con el dibujo adjunto, en donde:

[0011] la Figura 1 es un diagrama esquemático del proceso que ilustra un método de fabricación de una capa recubierta segú n la presente descripción;

[0012] la Figura 2 es un diagrama esquemático del proceso que ilustra un método de fabricación de una capa recubierta segú n la presente descripción;

[0013] la Figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra un conjunto de combustible nuclear fabricado mediante soldadura y/o soldadura fuerte segú n la presente descripción;

[0014] la Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un conjunto de combustible nuclear fabricado mediante sinterización instantánea segú n la presente descripción; y

[0015] la Figura 5 es un diagrama esquemático que ilustra un conjunto de combustible nuclear fabricado mediante sinterización instantánea segú n la presente descripción.

[0016] Los caracteres de referencia correspondientes indican las partes correspondientes en las distintas vistas. Las ejemplificaciones expuestas en la presente memoria ilustran algunos ejemplos, en una forma, y tales ejemplificaciones no deben considerarse de ninguna manera como limitantes del alcance de los ejemplos.

[0017] Descripción detallada

[0018] A continuación, se describirán algunos aspectos ejemplares de la presente descripción para proporcionar una comprensión global de los principios de la composición, la función, la fabricación y el uso de las composiciones y métodos descritos en la presente descripción. Un ejemplo o ejemplos de estos aspectos se ilustran en el dibujo adjunto. Los expertos en la técnica comprenderán que las composiciones, artículos y métodos específicamente descritos en la presente memoria e ilustrados en el dibujo adjunto son aspectos ejemplares no limitativos, y que el alcance de la presente invención se define ú nicamente por las reivindicaciones. Los rasgos ilustrados o descritos en relación con un aspecto ejemplar pueden combinarse con los rasgos de otros aspectos.

[0019] La referencia por toda la memoria descriptiva a “varios ejemplos”, “algunos ejemplos”, “un ejemplo”, o similares, significa que un rasgo, estructura o característica particular descrita en relación con el ejemplo, se incluye en un ejemplo. Por lo tanto, la aparición de las frases “en varios ejemplos”, “en algunos ejemplos”, “en un ejemplo”, o similares, en lugares por toda la memoria descriptiva, no todas hacen referencia necesariamente al mismo ejemplo. Además, los rasgos, estructuras o características particulares se pueden combinar de cualquier manera adecuada en un ejemplo o ejemplos. Por lo tanto, los rasgos, estructuras o características particulares ilustrados o descritos en relación con un ejemplo, pueden combinarse, total o parcialmente, sin limitación, con los rasgos, estructuras o características de otro ejemplo u otros ejemplos. Se pretende que tales modificaciones y variaciones se incluyan dentro del alcance de los presentes ejemplos.

[0021] Tal como se utilizan en esta memoria descriptiva, particularmente en relación con las películas o capas de recubrimiento, los términos “sobre”, “encima”, “por encima” y sus variantes (p. ej., “aplicado sobre”, “formado sobre”, “depositado sobre”, “provisto sobre”, “ubicado sobre” y similares) significan aplicado, formado, depositado, provisto o ubicado de otro modo sobre una superficie de un sustrato, aunque no necesariamente en contacto con la superficie del sustrato. Por ejemplo, una capa de recubrimiento “aplicada sobre” un sustrato no excluye la presencia de otra capa de recubrimiento u otras capas de recubrimiento de la misma o distinta composición ubicadas entre la capa de recubrimiento aplicada y el sustrato. Del mismo modo, una segunda capa de recubrimiento “aplicada sobre” una primera capa de recubrimiento no excluye la presencia de otra capa de recubrimiento u otras capas de recubrimiento, de la misma o distinta composición ubicadas entre la segunda capa de recubrimiento aplicada y la primera capa de recubrimiento aplicada.

[0023] Tal como se utiliza en la presente memoria, “intermedio” significa que el elemento al que se hace referencia está dispuesto entre dos elementos, pero no está necesariamente en contacto con esos elementos. En consecuencia, a menos que se indique lo contrario en la presente memoria, un elemento que esté “intermedio” entre un primer elemento y un segundo elemento, puede o no estar adyacente o en contacto con el primer y/o el segundo elemento, y otros elementos pueden estar dispuestos entre el elemento intermedio y el primer y/o el segundo elemento.

[0025] El combustible nuclear, tal como, por ejemplo, el dióxido de uranio, puede tener una conductividad térmica muy baja, lo que puede presentar problemas para el funcionamiento normal y para escenarios de accidentes hipotéticos en su diseño. Se ha propuesto utilizar insertos de molibdeno en un intento por reducir la temperatura del combustible nuclear. Véase, por ejemplo, Pavel G. Medvedev, Robert D. Mariani, “Conductive inserts to reduce nuclear fuel temperature” y T. Tverberg, “The High Burn-Up Disk Irradiation Test”, Ifa-655: Final Report on the In-Pile Performance”, informe F6.5 HWR-837 del proyecto del reactor Halden de la OCDE, abril 2008. Sin embargo, la fabricación de pastillas de combustible nuclear que comprenden insertos de molibdeno y la carga de la pastilla de combustible en una varilla de combustible se enfrentan a varios retos. Por ejemplo, colocar los insertos de molibdeno entre obleas de óxido de uranio para crear una pastilla de combustible entre capas puede no ser práctico. Además, el molibdeno tiene una sección eficaz de absorción térmica de neutrones de 2,51 b (S.F. Mtighabghab, “Thermal Neutron Capture Cross Sections Resonance Integrals and G-Factors”, Agencia Internacional de Energía Atómica INDC (NDS) -440, Distr. PG+R, febrero 2003). En consecuencia, el molibdeno puede absorber neutrones sin fisionarse. Por lo tanto, la alta sección eficaz de los neutrones térmicos puede aumentar el enriquecimiento necesario en el combustible nuclear y, por lo tanto, su coste. Además, las pastillas de combustible suelen estar recubiertas con aditivos absorbentes de combustible quemables integrales (Integral Fuel Burnable Absorbers - IFBA), que puede ser necesario aplicar en la parte exterior de la pastilla de combustible. Es probable que los insertos de molibdeno alteren o rompan el recubrimiento de IFBA. Además, es probable que las pastillas de combustible entre capas no sobrevivan al proceso de recubrimiento, que se lleva a cabo a altas temperaturas. A la luz de estos problemas, se proporcionan un conjunto de combustible nuclear y un método de fabricación, que pueden permitir la fabricación eficiente del conjunto de combustible nuclear, la carga de pastillas de combustible nuclear en varillas de combustible y el funcionamiento de las varillas de combustible en un reactor de agua presurizada.

[0027] La Figura 1 ilustra un método de fabricación de una capa recubierta que puede usarse para fabricar un conjunto de combustible nuclear. La fabricación de la capa 102 de combustible nuclear puede producirse de diversas maneras. Por ejemplo, como se ilustra en la etapa 100a, se puede prensar polvo de combustible nuclear para formar una pastilla verde de UO<2>. Posteriormente, la pastilla verde de UO<2>se puede sinterizar para formar la capa 102 de combustible nuclear utilizando hidrógeno y un gas inerte con adiciones de dióxido de carbono y agua para mantener la estequiometría final adecuada después de la sinterización. En varios ejemplos, la capa 102 de combustible nuclear es una oblea.

[0029] La capa 102 de combustible nuclear puede comprender uranio, una aleación de uranio, un compuesto de uranio, plutonio, una aleación de plutonio, un compuesto de plutonio, torio, una aleación de torio, un compuesto de torio o una combinación de los mismos. El uranio, la aleación de uranio o el compuesto de uranio pueden comprender uranio-238, uranio-235, uranio-234 o una combinación de los mismos. El torio, la aleación de torio o el compuesto de torio puede comprender torio-232. El plutonio, la aleación de plutonio o el compuesto de plutonio pueden comprender plutonio-239, plutonio-240, plutonio-241, plutonio-242, plutonio-244 o una combinación de los mismos. En varios ejemplos, la capa 102 de combustible nuclear comprende óxido de uranio.

[0030] Además, la capa 102 de combustible nuclear puede comprender un aditivo, tal como, por ejemplo, óxido de cromo (III), óxido de aluminio, dióxido de silicio, otros aditivos o combinaciones de los mismos. Los aditivos no pueden ser superiores al 10 % en peso de la capa 102 de combustible nuclear. Las adiciones pueden mejorar el tamaño del grano, la liberación del gas de fisión y otras propiedades de la capa 102 de combustible nuclear, segú n se desee.

[0032] La capa 102 de combustible nuclear puede comprender un aditivo absorbente de combustible quemable integral (IFBA). El IFBA puede comprender una aleación de boruro, gadolinio, una aleación de gadolinio, erbio, una aleación de erbio, hafnio, una aleación de hafnio o una combinación de los mismos. Por ejemplo, el IFBA puede comprender diboruro de circonio, diboruro de uranio, tetraboruro de uranio, gadolinio, óxido de gadolinio, erbio, óxido de erbio, hafnio, óxido de hafnio, vidrio que contenga boro (p. ej., vidrio de borosilicato) o una combinación de los mismos. El IFBA puede suprimir el exceso de reactividad cerca del comienzo de un ciclo de combustible en un reactor de agua presurizada al absorber neutrones y puede absorber menos neutrones con el tiempo a medida que el IFBA se transforma químicamente. En varios ejemplos, la capa 102 de combustible nuclear puede tener forma de disco o forma de polígono (p. ej., hexágono). La capa 102 de combustible nuclear puede tener un espesor de 1 milímetro a 15 milímetros.

[0034] Se puede depositar una capa termoconductora 104 sobre al menos una parte de la capa 102 de combustible nuclear para crear una capa recubierta 120, al menos parcialmente, con una conductividad térmica aumentada en comparación con la capa 102 de combustible nuclear, como se muestra en la etapa 100b. Por ejemplo, la capa termoconductora 104 puede comprender una conductividad térmica mayor que la conductividad térmica de la capa 102 de combustible nuclear. En varios ejemplos, la capa termoconductora 104 puede ser una hoja, una lámina, un recubrimiento o una combinación de los mismos.

[0036] La capa termoconductora 104 puede comprender titanio, una aleación de titanio, molibdeno, una aleación de molibdeno (p. ej., TZM (molibdeno 99,40 % p/p, circonio 0,08 % p/p y titanio 0,5 % p/p), tungsteno, una aleación de tungsteno, circonio, una aleación de circonio, berilio, una aleación de berilio (p. ej., óxido de berilio), cromo, una aleación de cromo, un boruro de uranio (p. ej., diboruro de uranio, tetraboruro de uranio) o una combinación de los mismos. En varios ejemplos, la capa termoconductora 104 puede comprender circonio que tenga una baja sección eficaz para neutrones térmicos de 0,185b, o una aleación de circonio, tal como, por ejemplo, Zirlo (1 % Sn, 1 % Nb, 0,1 % Fe, 0,125 % O2 siendo el resto Zr), ya que Zirlo también tiene una sección eficaz de neutrones térmicos reducida. La reducida sección eficaz para neutrones térmicos puede provocar la pérdida de menos neutrones debido a reacciones parasitarias que no provocan fisión. Por lo tanto, se puede usar un nivel más bajo de enriquecimiento de la capa 102 de combustible nuclear y/o se puede producir un conjunto de combustible nuclear de mayor eficiencia a partir de la misma.

[0038] La capa termoconductora 102 puede comprender un IFBA. Por ejemplo, cuando la capa termoconductora 102 comprende circonio o una aleación de circonio, la capa termoconductora puede comprender además hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos. La capa termoconductora 104 puede comprender un intervalo del 0,01 % al 20 %, en peso total de la capa termoconductora 104, de hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos, y el resto puede ser circonio e impurezas ocasionales. La capa termoconductora 104 puede comprender un intervalo del 0,01 % al 10 %, en peso total de la capa termoconductora 104, de hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos, y el resto puede ser circonio e impurezas ocasionales. En los ejemplos en los que la capa termoconductora 102 comprende circonio o una aleación de circonio y hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos, la capa termoconductora 102 puede ser un IFBA y actuar como agente adherente entre las capas de combustible nuclear debido a un punto de fusión más bajo (1852 °C a 2222 °C) de la capa termoconductora 104 en comparación con el dióxido de uranio (2865 °C).

[0040] En los ejemplos en los que la capa termoconductora 104 comprende diboruro de uranio, el contenido de boro del diboruro de uranio puede ser de al menos el 95 % de boro-11 en moles totales del contenido de boro en el diboruro de uranio. El diboruro de uranio que comprende boro-11 puede ser una capa termoconductora, un IFBA, y actuar como un agente adherente entre las capas de combustible nuclear debido a su punto de fusión más bajo (2430 °C) en comparación con el dióxido de uranio (2865 °C). En ciertos ejemplos, la capa termoconductora 104 puede comprender una mezcla de diboruro de uranio y óxido de berilio. El óxido de berilio puede reducir la sección eficaz para neutrones térmicos de la capa termoconductora hasta un nivel deseado.

[0042] La capa termoconductora 102 puede depositarse sobre al menos una parte de la capa 102 de combustible nuclear mediante deposición física de vapor, pulverización (p. ej., pulverización en caliente, pulverización en frío), unión mecánica (p. ej., estampado, prensado), fusión o una combinación de las mismas. La capa termoconductora 102 puede depositarse sobre al menos una parte de un ú nico lado de la capa 102 de combustible nuclear o al menos una parte de al menos dos lados de la capa 102 de combustible nuclear. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 1, una capa termoconductora puede depositarse en la etapa 100b y después curarse/coalescerse en la etapa 100c para acoplar operativamente la capa termoconductora 104 a la capa 102 de combustible nuclear. Como se ilustra en la Figura 2, opcionalmente se puede depositar una segunda capa termoconductora 104 sobre al menos una parte de un segundo lado de la capa 102 de combustible nuclear, como se ilustra en las etapas 200d, y se puede curar/coalescer en la etapa 200e. La primera capa termoconductora 104 y la segunda capa termoconductora pueden ser iguales o diferentes.

[0044] La deposición mediante deposición física de vapor o pulverización puede comprender disponer la capa 102 de combustible nuclear sobre una cinta u otro dispositivo de transporte y transportar la capa 102 de combustible nuclear a través de un recubridor para depositar la capa termoconductora 104 sobre al menos una parte de un primer lado de la capa 102 de combustible nuclear y, opcionalmente, curar/solidificar la capa termoconductora 104. En varios ejemplos, como se ilustra en la Figura 2, la capa 102 de combustible nuclear con una ú nica capa termoconductora 104 se puede voltear y una segunda capa termoconductora 104 se puede depositar sobre al menos una parte de un segundo lado de la capa 102 de combustible nuclear para formar una capa recubierta 220. En varios ejemplos, el óxido de berilio o el diboruro de uranio se pueden aplicar mediante pulverización. En los ejemplos que comprenden pulverización, el tamaño de partícula de la pulverización puede estar en un intervalo de 0,1 a 30 micrómetros. La pulverización se puede aplicar usando un gas, tal como, por ejemplo, helio, neón, nitrógeno o una combinación de los mismos, a alta presión a través de una boquilla de pulverización con un material sólido suspendido/atrapado en el gas después de pasar a través de la boquilla de pulverización.

[0046] En varios ejemplos, los destinatarios del recubrimiento por deposición física de vapor o los polvos utilizados para pulverizar pueden ser una aleación que contenga circonio y boro, hafnio, erbio, gadolinio o una combinación de los mismos. Se puede añadir berilio a la aleación para lograr el nivel deseado de absorción de neutrones. Los polvos pueden ser una mezcla de una capa termoconductora 104 y partículas de IFBA. Se puede aplicar un espesor de recubrimiento en un intervalo de 5 micrómetros a 200 micrómetros a la capa 102 de combustible nuclear, tal como, por ejemplo, un espesor de recubrimiento en un intervalo de 20 micrómetros a 100 micrómetros. En varios ejemplos, se puede aplicar una capa de IFBA por separado sobre la capa termoconductora 104 o la capa 102 de combustible nuclear. La capa de IFBA puede estar entre la capa conductora 104 y una capa 102 de combustible nuclear, en un lado de la capa 102 de combustible nuclear diferente al de la capa conductora 104, o en un lado de la capa termoconductora 104 diferente al de la capa 102 de combustible nuclear.

[0048] La deposición por unión mecánica puede comprender prensar y/o estampar mecánicamente la capa termoconductora 104 sobre la capa 102 de combustible nuclear. Por ejemplo, la capa termoconductora 102 puede tener la forma de una lámina u hoja y la capa termoconductora 102 puede prensarse sobre una superficie de la capa 102 de combustible nuclear y, opcionalmente, doblarse sobre los bordes de la capa 102 de combustible nuclear para formar una unión mecánica.

[0050] La deposición por fusión puede comprender calentar la capa termoconductora 104 hasta al menos el punto de fusión de la capa termoconductora 104 y adherirla a la capa 102 de combustible nuclear. Por ejemplo, la fusión de la capa termoconductora 104 puede producirse en un horno de atmósfera controlada o mediante la aplicación de una tensión a través de las capas recubiertas apiladas en un intervalo de 1 a 1000 voltios/ocm para proporcionar la adherencia mediante la fusión de la capa termoconductora 104. También se pueden usar calentadores inductivos, por ejemplo, para calentar selectivamente la capa termoconductora 104 o la capa de IFBA, que son eléctricamente conductoras. También se puede usar calentamiento por microondas para calentar la capa 102 de combustible nuclear, la capa termoconductora 104 o la capa de IFBA.

[0052] Se pueden apilar al menos dos capas recubiertas (p. ej., 120, 220 o una combinación de las mismas) para formar una pila que comprenda capas termoconductoras 104 intercaladas entre las capas 102 de combustible nuclear. La pila puede comprender una longitud, l, que puede estar en un intervalo de 5 milímetros a 100 centímetros, tal como, por ejemplo, de 1 centímetro a 3 centímetros.

[0054] Posteriormente, las capas recubiertas de la pila se adhieren para formar un conjunto de combustible nuclear. La adhesión puede comprender la adhesión por difusión, la sinterización (p. ej., la sinterización instantánea, la sinterización por plasma por chispa), la soldadura (p. ej., la soldadura por puntos), la soldadura fuerte, la fusión o una combinación de las mismas. Para la adhesión se puede utilizar una variedad de medios de calentamiento, tales como, por ejemplo, calentamiento por microondas, calentamiento acoplado inductivamente o una combinación de los mismos. El conjunto de combustible nuclear puede ser más fácil de colocar en una varilla de combustible que en capas separadas de combustible nuclear y metal. Por ejemplo, el conjunto de combustible nuclear puede reducir la posibilidad de voltearse durante la inserción en la varilla de combustible.

[0056] Como se ilustra en la Figura 3, las capas recubiertas 220 pueden apilarse y soldarse y/o soldarse por soldadura fuerte para formar un conjunto 330 de combustible nuclear en la etapa 300a. Posteriormente, en varios ejemplos, el conjunto 330 de combustible nuclear se puede rectificar hasta alcanzar una tolerancia deseada en la etapa 300b. El conjunto 330 de combustible nuclear se puede cargar en una varilla de combustible.

[0058] Un ejemplo de sinterización instantánea se proporciona en Alicia M. Raftery, Joao Gustavo Pereira da Silva, Darrin D. Byler, David A. Andersson, Blas P. Uberuaga, Christopher R. Stanek, Kenneth J. McClellan, “Onset conditions for flash sintering of UO2”, Journal of Nuclear Materials 493 (2017), páginas 264-270. La sinterización instantánea puede comprender aplicar una alta tensión (p. ej., 120 V/cm) a través de las capas recubiertas apiladas hasta que las superficies de alta conductividad térmica de las pastillas se fusionen, como se ilustra en la Figura 4. Por ejemplo, un pequeño espacio en las interfaces de las capas recubiertas puede crear un punto caliente de alta resistencia que puede provocar que las capas termoconductoras se fundan localmente. De manera similar a la Figura 4, tal como se ilustra en la Figura 5, las capas recubiertas 120 pueden apilarse y adherirse entre sí para formar el conjunto 530 de combustible nuclear. En varios ejemplos, los conjuntos 430 y 530 de combustible nuclear pueden rectificarse hasta alcanzar una tolerancia deseada y luego cargarse en una varilla de combustible.

[0060] En ciertos ejemplos, una pila de capas recubiertas puede someterse a una presión en un intervalo de 1 kilopascal a 100 megapascales y a una temperatura hasta el punto de fusión de la capa termoconductora 104 para adherir por difusión la capa termoconductora 104 a otra capa termoconductora 104 o a la capa 102 de combustible nuclear.

[0061] El conjunto de combustible nuclear puede ser una pastilla de combustible. El conjunto de combustible nuclear puede ser un conjunto de combustible nuclear de metal entre capas. El conjunto de combustible nuclear puede comprender una forma cilíndrica, anular, poligonal o de partícula.

[0063] Los expertos en la técnica reconocerán que las composiciones, los artículos, los métodos descritos en la presente memoria y la descripción que los acompaña, se utilizan como ejemplos en aras de la claridad conceptual y que se contemplan diversas modificaciones de configuración.

[0065] En esta memoria descriptiva se describen diversos rasgos y características para proporcionar una comprensión de la composición, la estructura, la producción, la función y/o el funcionamiento de la invención, que incluye las composiciones, los recubrimientos y los métodos descritos. Se entiende que los diversos rasgos y características de la invención descritos en esta memoria descriptiva, se pueden combinar de cualquier manera adecuada, independientemente de si dichos rasgos y características se describen expresamente en combinación en esta memoria descriptiva. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0067] Los artículos gramaticales “uno(a)” y “el (la)”, tal como se utilizan en esta memoria descriptiva, incluidas las reivindicaciones, pretenden incluir “al menos uno(a)” o “uno(a) o más”, a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, los artículos se utilizan en esta memoria descriptiva para referirse a uno(a) o más de uno(a) (es decir a “al menos uno(a)”) del objeto gramatical del artículo. A modo de ejemplo, “un componente” significa uno o más componentes y, por lo tanto, posiblemente se contempla más de un componente y se puede emplear o utilizar en una implementación de las composiciones, recubrimientos y procesos descritos. Sin embargo, se entiende que el uso de los términos “al menos uno(a)” o “uno(a) o más” en algunos casos, pero no en otros, no dará lugar a ninguna interpretación en la que la falta de uso de los términos limite los objetos de los artículos gramaticales “uno(a)” y “el (la)” a solo uno. Además, el uso de un sustantivo singular incluye el plural, y el uso de un sustantivo plural incluye el singular, a menos que el contexto del uso requiera lo contrario.

[0069] En esta memoria descriptiva, salvo que se indique lo contrario, todos los parámetros numéricos deben entenderse como precedidos y modificados en todos los casos por el término “aproximadamente”, en donde los parámetros numéricos poseen la característica de variabilidad inherente de las técnicas de medición subyacentes utilizadas para determinar el valor numérico del parámetro. Como mínimo, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico descrito en la presente memoria debe al menos ser interpretado a la luz del nú mero de dígitos significativos informados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias.

[0071] Cualquier intervalo numérico citado en la presente memoria incluye todos los subintervalos incluidos dentro del intervalo citado. Por ejemplo, un intervalo de “1 a 10” incluye todos los subintervalos entre (e incluidos) el valor mínimo citado de 1 y el valor máximo citado de 10, es decir, tiene un valor mínimo igual a o superior a 1, y un valor máximo igual a o inferior a 10. Además, todos los intervalos citados en la presente memoria incluyen los puntos finales de los intervalos citados. Por ejemplo, un intervalo de “1 a 10” incluye los puntos finales 1 y 10. Cualquier limitación numérica máxima establecida en esta memoria descriptiva tiene por objeto incluir todas las limitaciones numéricas inferiores incluidas en la misma, y cualquier limitación numérica mínima establecida en esta memoria descriptiva tiene por objeto incluir todas las limitaciones numéricas superiores contenidas en la misma.

[0073] Si bien anteriormente se han descrito ejemplos particulares de esta invención con fines ilustrativos, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar numerosas variaciones de los detalles de la presente invención sin apartarse de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método que comprende:

depositar una capa termoconductora (104) sobre al menos una parte de al menos dos capas (102) de combustible nuclear para crear al menos dos capas recubiertas (120), al menos parcialmente; apilar las al menos dos capas recubiertas; y adherir las al menos dos capas recubiertas para formar un conjunto (330) de combustible nuclear.

2. El método de la reivindicación 1, en donde depositar la capa termoconductora comprende la deposición física de vapor, la pulverización, la unión mecánica, la fusión o una combinación de las mismas.

3. El método de la reivindicación 1, en donde depositar la capa termoconductora comprende depositar una primera capa termoconductora sobre al menos una parte de un primer lado de una capa de combustible nuclear y una segunda capa termoconductora sobre al menos una parte de un segundo lado de la capa de combustible nuclear.

4. El método de la reivindicación 1, en donde la adhesión de las al menos dos capas recubiertas comprende la adhesión por difusión, la sinterización, la soldadura, la soldadura fuerte, la fusión o una combinación de las mismas y, opcionalmente, en donde la fusión comprende el calentamiento por microondas, el calentamiento por acoplamiento inductivo o una combinación de los mismos.

5. El método de la reivindicación 1, en donde la capa termoconductora comprende titanio, una aleación de titanio, molibdeno, una aleación de molibdeno, tungsteno, una aleación de tungsteno, circonio, una aleación de circonio, berilio, una aleación de berilio, cromo, una aleación de cromo, un boruro de uranio o una combinación de los mismos, o

en donde la capa termoconductora comprende circonio, o

en donde la capa termoconductora comprende un aditivo absorbente de combustible quemable integral.

6. El método de la reivindicación 1, en donde la capa de combustible nuclear comprende uranio, una aleación de uranio, un compuesto de uranio, plutonio, una aleación de plutonio, un compuesto de plutonio, torio, una aleación de torio, un compuesto de torio o una combinación de los mismos.

7. Un conjunto (330) de combustible nuclear que comprende: una pila de al menos dos capas recubiertas (120), al menos parcialmente, comprendiendo cada capa recubierta: una capa (102) de combustible nuclear; y una capa termoconductora (104) dispuesta en al menos una parte de la capa de combustible nuclear, caracterizada por que la pila de capas recubiertas (120), al menos parcialmente, están adheridas entre sí.

8. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde cada capa recubierta comprende una primera capa termoconductora dispuesta en al menos una parte de un primer lado de la capa de combustible nuclear y una segunda capa termoconductora dispuesta en al menos una parte de un segundo lado de la capa de combustible nuclear.

9. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde la capa termoconductora comprende titanio, una aleación de titanio, molibdeno, una aleación de molibdeno, tungsteno, una aleación de tungsteno, circonio, una aleación de circonio, berilio, una aleación de berilio, cromo, una aleación de cromo, un boruro de uranio o una combinación de los mismos.

10. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde la capa termoconductora comprende circonio o una aleación de circonio.

11. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 10, en donde la capa termoconductora comprende además hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos y, opcionalmente, en donde la capa termoconductora comprende un intervalo del 0,01 % al 20 %, en peso total de la capa termoconductora, de hafnio, una aleación de hafnio, erbio, una aleación de erbio, gadolinio, una aleación de gadolinio o una combinación de los mismos.

12. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde la capa termoconductora comprende diboruro de uranio, en donde el contenido de boro del diboruro de uranio es de al menos el 95 % de boro-11 en peso total del contenido de boro en el diboruro de uranio, o

en donde la capa termoconductora comprende una mezcla de diboruro de uranio y óxido de berilio.

13. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde la capa termoconductora comprende un aditivo absorbente de combustible quemable integral (IFBA).

14. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 13, en donde el IFBA comprende una aleación de boruro, gadolinio, una aleación de gadolinio, erbio, una aleación de erbio, hafnio, una aleación de hafnio o una combinación de los mismos y, opcionalmente, en donde el IFBA comprende además mezclas que contienen berilio, óxido de berilio o una combinación de los mismos.

15. El conjunto de combustible nuclear de la reivindicación 7, en donde la capa de combustible nuclear comprende uranio, una aleación de uranio, un compuesto de uranio, plutonio, una aleación de plutonio, un compuesto de plutonio, torio, una aleación de torio, un compuesto de torio o una combinación de los mismos.