ES3061193T3

ES3061193T3 - Channel boxes for a boiling water reactor and methods of manufacture thereof

Info

Publication number: ES3061193T3
Application number: ES21746200T
Authority: ES
Inventors: Michael R Sivack; Peng Xu; Edward J Lahoda
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 2020-05-01
Filing date: 2021-05-03
Publication date: 2026-03-31
Anticipated expiration: 2041-05-03
Also published as: TW202208154A; EP4143854A2; JP2026053499A; WO2021222889A2; PL4143854T3; US12633425B2; WO2021222889A3; US20230343475A1; EP4143854B1; SI4143854T1; KR20230005202A; FI4143854T3; JP2023524072A; TWI842994B

Abstract

Se proporcionan cajas de canales para un reactor de agua en ebullición y sus métodos de fabricación. La caja de canales consta de un sustrato y una primera capa. El sustrato tiene forma tubular y está compuesto de fibras de carburo de silicio. La primera capa se deposita sobre una primera superficie del sustrato y está compuesta de una composición metálica resistente a la corrosión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Cajas de canal para un reactor de agua en ebullición y métodos de fabricación de las mismas

[0003] Referencia cruzada a solicitud relacionada

[0004] Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EE. UU. con n.º de serie US-63/018.561, presentada el 1 de mayo de 2020.

[0005] Antecedentes

[0006] Una central de energía nuclear que comprende un reactor de agua en ebullición (BWR) puede incluir cajas de canal que rodean a un haz de barras de combustible nuclear en el núcleo. La caja de canal dirige flujo de refrigerante alrededor de los haces de barras de combustible nuclear e inhibe la deriva de vapor desde los haces de barras de combustible nuclear a una región de derivación de menor presión entre las cajas de canal para mantener una refrigeración adecuada dentro del núcleo del BWR. De forma típica, una lámina de control se desliza alrededor del exterior de las cajas de canal para controlar el flujo de neutrones dentro del núcleo.

[0007] De forma típica, la caja de canal en un BWR comprende circonio o aleación de circonio. En un campo de radiación, las aleaciones de circonio crecen anisotrópicamente (p. ej., crecen en diferentes longitudes según la dirección del crecimiento). Además, las cajas de canal de circonio pueden ser propensas a la corrosión y captación de hidrógeno en un BWR. La captación de hidrógeno puede producir hidruro de circonio, que forma una segunda fase dura en la aleación de circonio relativamente blanda de las cajas de canal, que puede ser un punto de agrietamiento y puede variar la dirección de crecimiento inducido por radiación en las cajas de canal. Esto puede dar lugar a distorsiones a lo largo de las cajas de canal que pueden interferir con el funcionamiento de las láminas de control. Existen desafíos relacionados con la inhibición de la distorsión, el crecimiento inducido por radiación y la corrosión de las cajas de control en un BWR. La publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° US-2018/0327327 A1 describe un elemento de carburo de silicio reforzado con fibras continuas que es tubular y tiene una primera capa de material compuesto de fibras de carburo de silicio continuas combinadas con una matriz de carburo de silicio, y una segunda capa de material compuesto de fibras de carbono continuas combinadas con una matriz de carburo de silicio; la primera y la segunda capa de material compuesto están apiladas. La publicación de solicitud de patente japonesa n.° JP-2017-197828 A describe un elemento estructural que utiliza carburo de silicio o un material compuesto de carburo de silicio que contiene fibras de carburo de silicio como material base, con la superficie del material base cubierta, desde la capa más baja, por una capa monolítica de carburo de silicio y un recubrimiento que contiene un metal, con una capa de difusión de silicio intermedia. El documento WO 2019/149386 A1 describe un componente cerámico tubular para su uso en un reactor nuclear, que comprende una capa interior de carburo de silicio, una capa intermedia de fibras de carburo de silicio en un material de relleno de carburo de silicio y una capa exterior de carburo de silicio, siendo la capa intermedia contigua a la capa interior y a la capa exterior. El carburo de silicio de la capa interior, el material de relleno y la capa exterior se dopan con al menos un dopante en solución sólida dentro de los cristales del carburo de silicio. La patente de EE.UU. n.° US-9.275.762 B2 describe un material de revestimiento de múltiples capas que incluye un compuesto de matriz cerámica y un material metálico, y un tubo formado a partir del material de revestimiento. El material metálico forma un revestimiento interior del tubo y permite el sellado hermético del mismo. La solicitud de patente japonesa n.º JP-2018030754 A describe una caja de canal hecha de SiC y que comprende una capa interior y una exterior, pudiendo comprender una aleación de circonio.

[0008] Resumen

[0009] La presente descripción proporciona una caja de canal para un reactor de agua en ebullición (BWR) según la reivindicación 1.

[0010] La presente descripción también proporciona una caja de canal preirradiada para un BWR. La caja de canal preirradiada comprende una caja de canal según lo descrito anteriormente, en donde cada lado de la caja de canal ha sido expuesto a radiación hasta que se logró una fluencia de al menos un desplazamiento por átomo.

[0011] La presente descripción también proporciona un método para producir una caja de canal para un reactor de agua en ebullición según la reivindicación 13.

[0012] Se entiende que las invenciones descritas en esta memoria descriptiva no se limitan a los ejemplos resumidos en este resumen. En la presente memoria se describen y ejemplifican varios otros aspectos.

[0013] Breve descripción de los dibujos

[0014] 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:

[0015] la Figura 1 es una sección transversal que ilustra un ejemplo de una caja de canal según la presente descripción; y la Figura 2 es un diagrama de proceso que ilustra un ejemplo de método para producir una caja de canal según 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 ciertos 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, artículos y métodos descritos en la presente memoria. 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 los diversos ejemplos de la presente invención se define únicamente por las reivindicaciones. Los rasgos ilustrados o descritos en relación con un aspecto ejemplar pueden combinarse con los rasgos de otros aspectos. Se pretende que tales modificaciones y variaciones se incluyan dentro del alcance de la presente invención.

[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.

[0020] Como se utilizan en esta memoria descriptiva, especialmente en relación con las capas, los términos “en”, “encima”, “sobre” y sus variantes (p. ej., “aplicado sobre”, “formado sobre”, “depositado sobre”, “provisto sobre”, “situado sobre”, “electrodepositado sobre” y similares) significan aplicado, formado, depositado, provisto o situado de otro modo sobre una superficie de un sustrato, aunque no necesariamente en contacto con la superficie del sustrato. Por ejemplo, una capa “aplicada sobre” un sustrato no excluye la presencia de otra capa de recubrimiento u otras capas de recubrimiento, de la misma o distinta composición, situadas entre la capa de recubrimiento aplicada y el sustrato. Del mismo modo, una segunda capa “aplicada sobre” una primera capa, no excluye la presencia de otra capa u otras capas, de la misma o distinta composición, situadas entre la segunda capa aplicada y la primera capa aplicada. 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.

[0021] Si las cajas de canal en un BWR se distorsionan, insertar una lámina de control entre las cajas de canal puede convertirse en un problema debido al aumento de fricción entre la lámina de control y las cajas de canal. Además, el circonio o aleación de circonio en el núcleo de un BWR puede generar gas hidrógeno y calor cuando se expone a vapor, lo que puede dar lugar a una explosión, tal como durante los accidentes de Fukushima. Las cajas de canal de circonio o aleación de circonio típicas pueden representar un 40 % de los materiales de circonio en el núcleo del BWR. Por lo tanto, los presentes inventores proporcionan una caja de canal y un método para producirla que permiten resistir la distorsión, resistir la corrosión, y que minimizan la presencia de circonio o aleación de circonio en el núcleo del BWR, lo que puede mejorar la tolerancia a accidentes del BWR.

[0022] Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra una sección transversal de una caja 100 de canal para un reactor de agua en ebullición. La caja 100 de canal puede comprender una forma tubular que comprende una cavidad 110 configurada para alojar haces de barras de combustible nuclear y/u otros componentes del reactor nuclear, según se desee. En varios ejemplos, la caja 100 de canal puede comprender una forma tubular rectangular, como se ilustra en la Figura 1. En varios ejemplos adicionales, la caja 100 de canal puede tener una forma distinta. Las dimensiones de la caja 100 de canal pueden seleccionarse para adaptarse al tipo de reactor deseado. Por ejemplo, la caja 100 de canal puede comprender una longitud en un intervalo de 1 metro (m) a 4 m para un reactor de agua en ebullición. En ciertos ejemplos, la caja de canal puede comprender una primera dimensión, d<1>, y una segunda dimensión, d<2>, que pueden ser iguales o distintas. Las dimensiones, d<1>y d<2>pueden estar en un intervalo de 2,54 cm a 25,4 cm (1 pulgada a 10 pulgadas). Por ejemplo, la caja 100 de canal puede comprender una forma de sección transversal en forma de un cuadrado con dimensiones, d<1>y d<2>, de 15,24 cm (6 pulgadas) cada una. La caja de canal comprende un espesor de pared, t<w>, adecuado para el funcionamiento en un BWR. Por ejemplo, el t<w>puede estar en un intervalo de 1 milímetro (mm) a 4 mm, tal como, por ejemplo, 1 mm a 2 mm o 2 mm a 3 mm.

[0024] La caja 100 de canal comprende un sustrato 102, una primera capa 104 y una segunda capa 106 y, opcionalmente, una tercera capa 108. El sustrato 102 puede comprender una forma tubular. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 1, el sustrato 102 comprende una forma tubular rectangular.

[0026] El sustrato 102 puede comprender fibras de carburo de silicio infiltradas con carburo de silicio, circonio, una aleación de circonio o una combinación de los mismos que pueden proporcionar rigidez a la caja 100 de canal y pueden resistir distorsión tras una exposición a radiación, tal como, por ejemplo, radiación de neutrones, radiación gamma o una combinación de las mismas. En algunos ejemplos, el sustrato 102 puede consistir en fibras de carburo de silicio infiltradas con carburo de silicio y, opcionalmente, una capa intermedia. El sustrato 102 puede comprender un espesor, t<0>, adecuado para proporcionar rigidez y/o resistir distorsión en funcionamiento en un reactor de agua en ebullición (“BWR”). Por ejemplo, el espesor, t<o>, del sustrato 102 puede estar en un intervalo de 1 milímetro (mm) a 4 mm, tal como, por ejemplo, de 1 mm a 2 mm o de 2 mm a 3 mm. Por ejemplo, el espesor, t<o>, del sustrato 102 puede ser de al menos 1 mm.

[0028] Las fibras de carburo de silicio del sustrato 102 pueden infiltrarse mediante infiltración química de vapor, deposición química de vapor o una combinación de las mismas. La infiltración química de vapor es un proceso en donde un material gaseoso se infiltra en una preforma porosa a temperaturas elevadas. Por ejemplo, la infiltración química de vapor de las fibras de carburo de silicio puede comprender calentar en un reactor a una temperatura elevada (p. ej., al menos 1000 grados Celsius) las fibras de carburo de silicio, e introducir un material gaseoso en el reactor incluyendo los poros de las fibras de carburo de silicio. Los materiales gaseosos pueden comprender un precursor de carburo de silicio (p. ej., triclorometilsilano) y un diluyente opcional (p. ej., nitrógeno). El triclorometilsilano se degrada a temperatura elevada en carburo de silicio y cloruro de hidrógeno. El carburo de silicio se deposita sobre las fibras de carburo de silicio, incluido dentro de los poros y/o en la superficie de las fibras de carburo de silicio, y el cloruro de hidrógeno puede retirarse del reactor. En ejemplos en donde las fibras de carburo de silicio se infiltran con circonio o una aleación de circonio, los materiales gaseosos pueden comprender un precursor de circonio o aleación de circonio (p. ej., ZrI<4>).

[0030] En diversos ejemplos, puede formarse una capa intermedia sobre las fibras de carburo de silicio antes de introducir el material gaseoso, de modo que la capa intermedia es intermedia entre las fibras de carburo de silicio y el carburo de silicio infiltrado en las mismas. La capa intermedia puede ser basada en carbono, tal como, por ejemplo, grafito. La capa intermedia puede depositarse calentando las fibras de carburo de silicio en un reactor a una temperatura elevada y haciendo fluir un precursor basado en carbono (p. ej., metano) al reactor, incluyendo poros de las fibras de carburo de silicio. El metano puede descomponerse a la temperatura elevada en carbono e hidrógeno elementales. La capa intermedia puede proporcionar lubricación entre las fibras de carburo de silicio y el carburo de silicio infiltrado en las mismas, de modo que el sustrato 102 puede comprender una tenacidad y robustez mejoradas para la manipulación, para proporcionar una pseudoductilidad. Además, proporcionar lubricación entre las fibras de carburo de silicio y el carburo de silicio infiltrado en las mismas, puede inhibir la propagación de grietas y/o la formación de grietas dentro del sustrato 102.

[0032] La deposición química de vapor es similar a la infiltración química de vapor, excepto por el hecho de que el carburo de silicio se deposita más en la superficie de las fibras de carburo de silicio en la deposición química de vapor que en los poros de las fibras de carburo de silicio, como sucede en la infiltración química de vapor. En diversos ejemplos, las fibras de carburo de silicio del sustrato 102 pueden infiltrarse mediante una combinación de infiltración química de vapor y deposición química de vapor, para lograr una porosidad y/o un espesor, t<0>, deseados del sustrato 102.

[0033] La primera capa 104 puede depositarse sobre una primera superficie 102a del sustrato 102 y la segunda capa 106 puede depositarse sobre una segunda superficie 102b del sustrato. Por ejemplo, la primera capa 104 puede estar directamente en contacto con el sustrato 102 y/o la segunda capa 106 puede estar directamente en contacto con el sustrato 102. La primera y segunda capas, 104 y 106, comprenden una composición metálica resistente a la corrosión. La composición metálica resistente a la corrosión de la primera capa 104 puede ser igual o distinta de la composición metálica resistente a la corrosión de la segunda capa 106. La composición metálica resistente a la corrosión de la primera capa 104 y la segunda capa 106 está configurada para resistir la corrosión (p. ej., disolución, oxidación, degradación química) en diversas condiciones de funcionamiento dentro del núcleo de un BWR.

[0035] La primera y segunda capas 104 y 106 pueden depositarse sobre el sustrato 102 para inhibir el contacto entre el sustrato 102 y el refrigerante (p. ej., agua) dentro del núcleo del BWR y, por lo tanto, inhibir la corrosión del sustrato 102 que puede ser causada por el refrigerante. Por lo tanto, la primera y segunda capas, 104 y 106, pueden impedir que el carburo de silicio del sustrato 102 reaccione con el refrigerante (p. ej., oxígeno disuelto en agua) para formar dióxido de silicio que pueda disolverse en el refrigerante y depositarse encima de las superficies dentro del núcleo del BWR. En determinados ejemplos, la primera y segunda capas, 104 y 106, cubren sustancialmente todas las superficies expuestas del sustrato 102. En algunos otros, la primera y segunda capas, 104 y 106, cubren selectivamente partes del sustrato 102 que se sumergirán en el refrigerante en el BWR, y otras partes del sustrato 102 que pueden no estar sumergidas en el refrigerante en el núcleo del BWR pueden no quedar cubiertas por la primera y segunda capas, 104 y 106.

[0037] La primera capa 104 y la segunda capa 106 pueden comprender circonio, una aleación de circonio, titanio, una aleación de titanio, itrio, una aleación de itrio o una combinación de los mismos. En varios ejemplos, la aleación de circonio puede comprender además niobio, tal como una aleación de circonio binaria que comprenda niobio o una aleación de circonio no binaria que comprenda niobio. La aleación de circonio puede comprender una aleación de circonio de calidad nuclear. La aleación de circonio de calidad nuclear puede comprender Zircalloy-2<™>, Zircalloy-4<™>, ZIRLO<™>, ZIRLO<™>optimizado o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la aleación de circonio de calidad nuclear puede comprender una composición que comprende, todo con respecto al peso total de la aleación de circonio de calidad nuclear: del 0,5 % al 2,0 % de niobio; del 0,7 % al 1,5 % de estaño; del 0,07 % al 0,14 % de hierro; hasta un 0,03 % de carbono; hasta un 0,2 % de oxígeno; y el resto, circonio e impurezas incidentales.

[0039] La primera capa 104 puede comprender un espesor, t<1>, adecuado para inhibir la corrosión del sustrato 102 y la segunda capa 106 puede comprender un espesor, t<2>, adecuado para inhibir la corrosión del sustrato 102. Por ejemplo, el espesor, t<1>, de la primera capa 104 puede estar en un intervalo de 1 micrómetro a 20 micrómetros, tal como, por ejemplo, de 5 micrómetros a 10 micrómetros, de 10 micrómetros a 20 micrómetros o de 5 micrómetros a 15 micrómetros. El espesor, t<2>, de la segunda capa 106 puede estar en un intervalo de 1 micrómetro a 20 micrómetros, tal como, por ejemplo, de 5 micrómetros a 10 micrómetros, de 10 micrómetros a 20 micrómetros o de 5 micrómetros a 15 micrómetros. De forma típica, el carburo de silicio tiene una absorción de neutrones más pequeña que la composición metálica resistente a la corrosión de la primera capa 104 y de la segunda capa 106, por lo que puede ser deseable minimizar los espesores, t<1>y t<2>, para mejorar la eficiencia del BWR durante el funcionamiento. De forma similar, en ejemplos en donde la primera capa 104 y la segunda capa 106 comprenden circonio o una aleación de circonio, puede ser deseable minimizar los espesores, t<1>y t<2>, para mejorar la tolerancia a accidentes del BWR.

[0040] La caja 100 de canal puede comprender una cantidad de la primera y segunda capas, 104 y 106, en un intervalo de más de 0 % a 10 % en peso con respecto al peso total de la caja de canal, tal como, por ejemplo, de 0,1 % a 10 %, de 0,5 % a 5 % o de 1 % a 2 %, todo en peso con respecto al peso total de la caja 100 de canal. Por ejemplo, la caja 100 de canal puede comprender una cantidad de la primera y segunda capas, 104 y 106, en un intervalo de más de 0 % a 10 % en peso con respecto al peso total de la caja 100 de canal, y el resto, el sustrato 102, la tercera capa 108 y otras capas opcionales.

[0042] La tercera capa 108 puede depositarse entre la primera capa 104 y el sustrato 102, sobre la primera capa 104, entre la segunda capa 106 y el sustrato 102, sobre la segunda capa 106, o combinaciones de lo anterior. En varios ejemplos, puede resultar deseable depositar la tercera capa 108 sobre la primera capa 104 y la segunda capa 106. La tercera capa 108 puede comprender cromo o una aleación de cromo. La primera capa 108 puede comprender un espesor, t<3>, en un intervalo de 0,1 micrómetros a 5 micrómetros, tal como, por ejemplo, de 0,5 micrómetros a 2 micrómetros, de 0,5 micrómetros a 1,5 micrómetros, o de 1 micrómetro a 2 micrómetros. La tercera capa 108 puede ser más resistente a la corrosión que la primera capa 104 o la segunda capa 106. Sin embargo, la tercera capa 108 también puede comprender una sección transversal de neutrones más grande que la primera capa 104 o la segunda capa 106. Por lo tanto, el espesor, t<3>, debe dimensionarse para minimizar la sección transversal de neutrones total de la caja 100 de canal y, al mismo tiempo, mantener una resistencia suficiente a la corrosión.

[0044] En varios ejemplos, un BWRr puede comprender la caja 100 de canal. Por ejemplo, es posible disponer un haz de barras de combustible nuclear en la cavidad 110 y puede hacerse funcionar el reactor de agua en ebullición. La caja 100 de canal puede resistir la corrosión y/o la distorsión dentro del BWR, de modo que la caja 100 de canal resista la distorsión después de estar sujeta a una fluencia de al menos 100 desplazamientos por átomo (dpa).

[0046] El carburo de silicio puede hincharse uniformemente tras su exposición a la radiación. Además, el hinchamiento del carburo de silicio puede limitarse o de otro modo detenerse después de un nivel predeterminado de exposición a la radiación de 1 dpa. Sin embargo, someter una caja de canal que comprende carburo de silicio, tal como la caja 100 de canal, a niveles de radiación altos y no uniformes, tales como los presentes en el centro de un núcleo de un BWR, puede hacer que la caja 100 de canal se hinche de modo no uniforme y se distorsione. Por lo tanto, la presente descripción proporciona un método para preirradiar la caja 100 de canal para inhibir un hinchamiento y distorsión no uniformes. El método comprende exponer la caja 100 de canal a radiación en una primera localización de un núcleo de un BWR, en donde la primera localización tiene un gradiente de flujo de neutrones inferior a un gradiente de flujo de neutrones en una segunda localización en el núcleo del BWR. Por ejemplo, la primera localización puede estar próxima a los bordes (p. ej., lados y/o esquina) del núcleo del BWR y la segunda localización puede estar próxima al centro del núcleo del BWR. Preirradiar la caja 100 de canal puede comprender exponer la caja de canal a radiación hasta que se logra una fluencia de al menos un dpa, tal como, por ejemplo, al menos dos dpa o al menos cinco dpa. En varios ejemplos, preirradiar la caja 100 de canal puede comprender exponer la caja 100 de canal a radiación hasta que se logra una fluencia en un intervalo de un dpa a dos dpa. Preirradiar también puede comprender exponer uniformemente cada lado de la caja 100 de canal a radiación hasta que se logra una fluencia de al menos un dpa, de modo que el hinchamiento de la caja 100 de canal se obtiene uniformemente. En ejemplos en los que la caja 100 de canal comprende una forma rectangular, la totalidad de los cuatro lados, 112a, 112b, 112c y 112d, pueden exponerse a radiación de modo uniforme.

[0047] Haciendo referencia a la Figura 2, se proporciona un método para producir una caja de canal para un BWR. Como se ilustra, el método puede comprender estratificar fibras de silicio alrededor de una forma para crear una preforma 202 de fibras de carburo de silicio. La forma puede ser un tubo (p. ej., un tubo cuadrado), un mandril u objeto similar. La estratificación puede comprender depositar, envolver, trenzar, enrollar o combinaciones de los mismos. Es posible depositar una capa intermedia en las fibras 204 de carburo de silicio.

[0049] Se crea un sustrato a partir de la preforma 206 de fibras de carburo de silicio. Por ejemplo, la preforma de fibras de carburo de silicio puede infiltrarse con carburo de silicio para formar el sustrato que comprende una forma tubular utilizando infiltración química de vapor, deposición química de vapor o una combinación de las mismas. La infiltración de la preforma con carburo de silicio, circonio, aleación de circonio o una combinación de los mismos puede reducir la porosidad de la preforma de carburo de silicio y aumentar la rigidez de la preforma. En varios ejemplos, el proceso de infiltración puede comprender la infiltración química de vapor y, a continuación, la deposición química de vapor. En ciertos ejemplos, el proceso de infiltración puede comprender la deposición química de vapor, la infiltración química de vapor y, a continuación, la deposición química de vapor. En varios ejemplos, la deposición química de vapor se realiza en la forma antes de estratificar fibras de carburo de silicio alrededor de la forma.

[0051] El sustrato puede retirarse de la forma 208. Es posible depositar una primera capa en una primera superficie del sustrato, en donde la primera capa comprende una composición 210 metálica resistente a la corrosión. Opcionalmente, es posible depositar una segunda capa en una segunda superficie del sustrato, en donde la segunda capa comprende una composición metálica resistente a la corrosión. En varios ejemplos, es posible depositar una tercera capa que comprende cromo o aleación de cromo sobre el sustrato. La primera, segunda y/o tercera capas pueden depositarse mediante deposición física de vapor, pulverización en frío, pulverización térmica o una combinación de las mismas.

[0052] 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. En consecuencia, tal como se utiliza en la presente memoria, los ejemplos específicos expuestos y el análisis que lo acompaña pretenden ser representativos de sus clases más generales. En general, el uso de cualquier ejemplo específico pretende ser representativo de su clase, y la no inclusión de componentes (p. ej., operaciones), dispositivos y objetos específicos no debe interpretarse como limitativa.

[0054] 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. Los inventores y el solicitante pretenden expresamente que tales combinaciones de rasgos y características se incluyan dentro del alcance de la invención descrita en esta memoria descriptiva. Por lo tanto, las reivindicaciones pueden modificarse para especificar, en cualquier combinación, cualquier rasgo y característica que se describa expresa o inherentemente en, o de otro modo esté respaldada expresa o inherentemente por, esta memoria descriptiva. Además, el solicitante se reserva el derecho de modificar las reivindicaciones para renunciar expresamente a rasgos y características que puedan estar presentes en la técnica anterior, incluso si esos rasgos y características no se describen expresamente en esta memoria descriptiva. Por lo tanto, cualquiera de estas modificaciones no añadirá materia nueva a la memoria descriptiva o a las reivindicaciones y cumplirá con los requisitos de descripción escrita, suficiencia de descripción y materia añadida.

[0056] Con respecto a las reivindicaciones adjuntas, los expertos en la técnica apreciarán que las operaciones citadas en las mismas, generalmente pueden realizarse en cualquier orden. También, aunque se presentan diversos flujos operativos en una secuencia o secuencias, debe entenderse que las diversas operaciones se pueden realizar en otros órdenes distintos a los que se ilustran, o se pueden realizar al mismo tiempo. Los ejemplos de tales órdenes alternativos pueden incluir órdenes solapados, intercalados, interrumpidos, reordenados, incrementales, preparatorios, suplementarios, simultáneos, inversos u otros órdenes variantes, a menos que el contexto dicte lo contrario. Además, términos como “receptivo a”, “relacionado con” u otros participios generalmente no pretenden excluir tales variantes, a menos que el contexto dicte lo contrario.

[0058] La(s) invención(es) descrita(s) en esta memoria descriptiva puede(n) comprender, consistir en o consistir esencialmente en los diversos rasgos y características descritos en esta memoria descriptiva. Los términos “comprender” (y cualquier forma de comprender, tales como “comprende” y “que comprende”), “tener” (y cualquier forma de tener, tales como “tiene” y “que tiene”), “incluir” (y cualquier forma de incluir, tales como “incluye” y “que incluye”) y “contener” (y cualquier forma de contener, tales como “contiene” y “que contiene”) son verbos de enlace abierto. Por lo tanto, una composición, conjunto de combustible nuclear o método que “comprende”, “tiene”, “incluye” o “contiene” un rasgo o rasgos y/o características, posee el rasgo o esos rasgos y/o características, pero no se limita a poseer solo el rasgo o esos rasgos y/o características. Del mismo modo, un elemento de una composición, revestimiento o proceso que “comprende”, “tiene”, “incluye” o “contiene” el rasgo o rasgos y/o características, posee el rasgo o esos rasgos y/o características, pero no se limita a poseer solo el rasgo o esos rasgos y/o características, y puede poseer rasgos y/o características adicionales.

[0059] 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.

[0061] 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, cada parámetro numérico descrito en la presente memoria debe al menos interpretarse en términos del número de dígitos significativos especificados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias.

[0063] 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. En consecuencia, el solicitante se reserva el derecho de modificar esta memoria descriptiva, incluidas las reivindicaciones, para establecer expresamente cualquier subintervalo contenido dentro de los intervalos establecidos expresamente. Todos estos intervalos se describen inherentemente en esta memoria descriptiva.

[0065] 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. Una caja de canal para un reactor de agua en ebullición, comprendiendo la caja de canal:

un sustrato (102) que comprende una forma tubular o una forma tubular rectangular, comprendiendo el sustrato fibras de carburo de silicio; y

una primera capa (104) depositada en una primera superficie (102a) del sustrato (104), en donde la primera capa (104) comprende una composición metálica resistente a la corrosión;

en donde

la caja (100) de canal comprende una segunda capa (106) depositada en una segunda superficie (102b) del sustrato (102) opuesta a la primera superficie (102a) del sustrato (102), comprendiendo la segunda capa (106) una segunda composición metálica resistente a la corrosión;

la primera y segunda capas (104, 106) están configuradas para resistir la corrosión en diversas condiciones de funcionamiento dentro de un núcleo de un reactor de agua en ebullición;

caracterizada por que

la caja (100) de canal comprende una cantidad de la primera y segunda capas (104, 106) en un intervalo de más de 0 % a 10 % en peso total de la caja (100) de canal.

2. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde las fibras de carburo de silicio se infiltran con carburo de silicio, circonio, una aleación de circonio o una combinación de los mismos mediante infiltración química de vapor, deposición química de vapor o una combinación de las mismas.

3. La caja de canal de la reivindicación 2, que comprende además una capa intermedia, tal como una capa intermedia basada en carbono, intermedia entre las fibras de carburo de silicio y el carburo de silicio, circonio, aleación de circonio o una combinación de los mismos, infiltrada en la misma.

4. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde la composición metálica resistente a la corrosión comprende:

circonio, una aleación de circonio, titanio, una aleación de titanio, itrio, una aleación de itrio o una combinación de los mismos; o

una aleación de circonio que comprende niobio.

5. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde la primera capa (104) comprende un espesor (t<1>) en un intervalo de 1 micrómetro a 20 micrómetros.

6. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde la caja (100) de canal comprende una cantidad de la primera y segunda capas (104, 106) en un intervalo de 1 % a 2 % en peso total de la caja (100) de canal.

7. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde la caja (100) de canal comprende un espesor (t<w>) de pared en un intervalo de 1 milímetro a 4 milímetros.

8. La caja de canal de la reivindicación 1, que comprende además una tercera capa (108) dispuesta sobre la primera capa (104), la tercera capa (108) comprende cromo o una aleación de cromo, comprendiendo preferiblemente la tercera capa (108) un espesor (t<3>) en un intervalo de 0,1 micrómetros a 5 micrómetros.

9. Un reactor de agua en ebullición que comprende la caja de canal de la reivindicación 1.

10. La caja de canal de la reivindicación 1, en donde la caja de canal es una caja de canal preirradiada, en donde cada lado de la caja (100) de canal ha sido expuesto a radiación hasta que se logró una fluencia de al menos 1 desplazamiento por átomo.

11. Un método para producir una caja (100) de canal para un reactor de agua en ebullición, comprendiendo el método:

estratificar (202) fibras de carburo de silicio alrededor de una forma para crear una preforma de fibras de carburo de silicio;

depositar (204) una capa intermedia en las fibras de carburo de silicio;

crear (206) el sustrato (102) a partir de la preforma, en donde el sustrato (102) comprende una forma tubular o una forma tubular rectangular;

retirar (208) el sustrato (102) de la forma; y

depositar (210) una primera capa (104) en una primera superficie (102a) del sustrato (102) formando de este modo la caja de canal, en donde la primera capa (104) comprende una composición metálica resistente a la corrosión;

depositar una segunda capa (106) en una segunda superficie (102b) del sustrato (102) opuesta a la primera superficie (102a) del sustrato (102), comprendiendo la segunda capa (106) una segunda composición metálica resistente a la corrosión;

estando configuradas la primera y segunda capas (104, 106) para resistir la corrosión en diversas condiciones de funcionamiento dentro de un núcleo de un reactor de agua en ebullición;

caracterizado por que

12. El método de la reivindicación 11, en donde crear el sustrato (102) comprende infiltrar la preforma con carburo de silicio, circonio, una aleación de circonio o una combinación de los mismos utilizando infiltración química de vapor, deposición química de vapor o una combinación de las mismas para crear el sustrato.

13. El método de la reivindicación 11, que comprende además exponer la caja (100) de canal a radiación hasta que se logra una fluencia de al menos 1 desplazamiento por átomo.

14. El método de la reivindicación 11, que comprende preirradiar la caja (100) de canal en una primera localización de un núcleo de un reactor de agua en ebullición, en donde la primera localización tiene un gradiente de flujo de neutrones inferior a una segunda localización en el reactor de agua en ebullición.