本發(fā)明涉及一種在核反應(yīng)堆中使用的控制桿中的芯塊堆與圍繞它們的包殼之間的界面。用于本發(fā)明的目標(biāo)應(yīng)用包括：-氣冷(RNR-gaz)快速反應(yīng)堆(RNR)指的是以諸如加壓氦氣的氣體的形式冷卻劑操作的第IV代反應(yīng)堆，并且使用具有由陶瓷基復(fù)合(CMC)材料制成的包殼以及混合的鈾和钚碳化物型燃料芯塊的核燃料桿[9]；-快速中子反應(yīng)堆通過鈉冷卻劑(RNR-Na)操作[12]；-加壓水反應(yīng)堆(REP)[3]或者沸水反應(yīng)堆(REB)。本發(fā)明涉及一種用于能量反應(yīng)堆的控制桿，其中芯塊由B4C中子吸收材料[8]，[5]制成。貫穿該應(yīng)用，術(shù)語《核反應(yīng)堆》具有如在目前所理解的通常含義，即利用其中發(fā)生裂變反應(yīng)以釋放通過與冷卻它們的冷卻流體熱交換而從元件獲得的熱能的燃料元件用于根據(jù)核裂變反應(yīng)產(chǎn)生能量的發(fā)電廠。貫穿該應(yīng)用，《核控制桿》(或《吸收劑》)具有例如在DictionnairedesSciencesetTechniquesnucléaires(核科學(xué)與技術(shù)辭典)中定義的其官方含義，即包含中子吸收材料的桿并且該桿根據(jù)其在堆芯中的位置對核反應(yīng)堆的反應(yīng)性具有影響。

背景技術(shù)：
根據(jù)核反應(yīng)堆的操作條件和性能存在不同類型的控制桿。通過核控制桿執(zhí)行的主要功能是：●通過核反應(yīng)使中子能夠受控地吸收，其施加性能約束(吸收核的密度)與安全約束(對于核反應(yīng)性和冷卻的控制必要的幾何穩(wěn)定性)，●確保通過核反應(yīng)釋放的能量的受控的提取，這施加性能約束(可能使到冷卻劑的傳送變差的熱障的限制)和安全約束(冷卻劑通道的完整性、在吸收劑的熔化以前的裕度、產(chǎn)生可能導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)上的過多的機械載荷的差別膨脹的溫度梯度的限制等。)一般地在核設(shè)施中遇到的吸收劑可以根據(jù)它們幾何構(gòu)造的函數(shù)如下分類：●圓柱體：在控制桿中的桿，例如在RNR反應(yīng)堆或REP反應(yīng)堆中；●板：用于控制桿，例如在沸水反應(yīng)堆(REB)中。本發(fā)明專門地涉及具有圓柱形幾何形狀與圓形橫截面的控制桿，其中具有圓形橫截面的圓柱形B4C中子吸收芯塊堆疊在密封的管狀包殼中，其具有在其端部之一的不具有任何芯塊的被稱作膨脹容器的區(qū)域，其適應(yīng)在輻射下由于通過核反應(yīng)引起的膨脹現(xiàn)象的芯塊的列的延伸。在此圓柱形構(gòu)造中，在堆疊的芯塊與包殼之間具有界面。到現(xiàn)在為止，如在下面說明的，該界面在裝配過程中可能減小到僅接觸表面或者其可能與功能性間隙相對應(yīng)其可以然后包括以氣態(tài)或液態(tài)形式的一種或多種材料或者在層中。發(fā)明人做出將要通過在吸收元件中的該界面執(zhí)行的功能的列表。在下面描述它們。主要功能：f1/管理吸收芯塊與包殼之間的機械解耦，以便通過使堆疊的芯塊的列能夠沿著徑向方向與軸向方向自由膨脹限定芯塊與包殼之間的機械相互作用(該相互作用在下文中稱作IMPG)；f2/使能夠傳送從中子吸收反應(yīng)獲得的氣體產(chǎn)物(在B4C芯塊的情形中氦和氚)，通過吸收劑釋放膨脹容器盡可能定位控制桿的軸向端部或者在形成在控制桿的包殼中的排氣孔處以將這些氣體釋放到最初系統(tǒng)中(然后它們被從那里通過特定目的的凈化回路去除)，f3/管理吸收劑與包殼之間的熱耦合：i.特別地沿著徑向方向使熱障最小化，以防止吸收劑的任何過度的溫度升高；ii.確保該功能的特別地沿著軸向和地平經(jīng)度方向的連續(xù)性，以使能夠產(chǎn)生可能特別地在包殼上引起很大機械載荷的差別膨脹的溫度異質(zhì)化最小化。由環(huán)境導(dǎo)致的功能：f4/執(zhí)行主要功能(f1至f3)以使在界面處的中子沖擊最小化，以便維持反應(yīng)堆堆芯的性能：i.通過使幾何尺寸最小化；ii.通過利用可能與中子具有相互作用的大橫截面的材料。f5/執(zhí)行主要功能(f1至f3)以確保界面與其外界環(huán)境的化學(xué)兼容性：i.確保界面與包殼的化學(xué)兼容性(例如在意外情形下，在高溫處速率不增加)；ii.確保界面與吸收劑的化學(xué)兼容性(沒有可能例如減小吸收劑熔化裕度的《低溫》共熔)。次要功能：f6/限制組分從吸收劑(特別地用于B4C芯塊的碳)到包殼的傳送，以防止可能造成由于該傳送可能發(fā)生的脆變的內(nèi)部腐蝕的風(fēng)險；這是與主要功能f1相關(guān)的功能；f7/使吸收劑/包殼最優(yōu)居中以使在包殼處形成熱點以及增加的機械載荷的溫度異質(zhì)化最??；這是與主要功能f1和f3相關(guān)的次要功能；f8/使吸收劑碎片移動到間隙中風(fēng)險最小化(不引人)，如果在吸收劑與包殼之間存在一些，這可能當(dāng)此間隙在差別張力的作用下減小時下通過包殼的橢圓化和/或沖壓造成包殼中的完整性缺陷(熱擴展與膨脹)；這是與主要功能f1相關(guān)的功能。在控制桿的情形中，功能f1和f8可能是不能分離的：與燃料元件不同，控制桿可以具有大的徑向尺寸(對于RNR通常是這種情形但是對于REP是不必要的)其使得大的芯塊/包殼間隙必要，這由此增加了芯塊碎片可能被捕獲在該間隙中的危險，因此當(dāng)在機械載荷下試圖保持包殼的完整性時使得芯塊碎片的管理成為一個重要的問題。輔助功能：f9/滿足通常的經(jīng)濟限制：i.壽命：對于吸收劑操作時間執(zhí)行與目標(biāo)經(jīng)濟性能適合的主要和次要功能；ii.獲得材料以及執(zhí)行制造方法的能力；iii.成本。f10/排除在意外情況下對安全的嚴(yán)重損害(例如在高級堆芯裂解階段界面與堆芯中的結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)反應(yīng))；f11/使特別地是吸收組件的實施過程的技術(shù)制造問題最小化(吸收劑、界面和包殼)；f12/以最小的約束滿足在核反應(yīng)周期的輸出側(cè)上的分離和再循環(huán)要求。在具有圓形幾何形狀和圓形橫截面的控制桿中的芯塊與包殼之間的界面是以通常是具有關(guān)于熱傳導(dǎo)性(功能f3.i)、化學(xué)中性(功能f5和輔助功能(功能f9到f12))的最佳特性(在可能的氣體中)的氦氣的氣體的形式，或者對于RNR-Na反應(yīng)堆以鈉的形式。用于燃料芯塊與包殼之間的機械解耦(功能f1)以及氣體傳送到膨脹容器和/或任何排氣口(功能f2)的功能理想地通過以氣體形式的界面執(zhí)行，前提是在制造過程中在芯塊與包殼之間形成足夠的功能性間隙以防止由于吸收劑與包殼的差別張力在輻射下填充間隙[6]。然而，具有圓柱形幾何形狀和圓形橫截面的控制桿以及以氣體形式的界面顯示對抗性，因為除非在非常嚴(yán)格的性能限定內(nèi)其首先不能同時地執(zhí)行功能f1和f2并且其次地功能f3i和f4i。由于氣體界面的熱傳導(dǎo)性相對地平庸，在裝配過程中芯塊與包殼之間的功能性間隙的任何增加都將使其形成的熱障增加，導(dǎo)致吸收劑的溫度增加，因此超越尺寸約束會對中子性能產(chǎn)生不利影響(在吸收元件中的吸收材料的密度)。除了溫度增加發(fā)生對安全要求損害的事實以外(特別地吸收劑熔化裕度的減小)，其還伴隨在輻射下趨于使所述間隙減小的芯塊的三維膨脹的增加，由此減小界面的厚度增加的效率并且因此減小吸收元件的壽命的增加。已經(jīng)在專利JP11183674中公開了用于減小該熱損害的一個方案(應(yīng)用到燃料元件，而且以與在控制桿的其它地方完成的完全相同的方式)并且其中已經(jīng)在多個實驗輻射規(guī)劃[10]，[11]中進行實驗。該方案包括使界面不再是氣體形式而是以具有低熔點的金屬形式并且其在燃料元件的操作狀態(tài)下是液體，通常地是鈉。金屬的傳導(dǎo)性高于氣體的傳導(dǎo)性并且因此能夠極大地減小與界面的傳導(dǎo)相關(guān)的問題，這然后對燃料元件/吸收劑的熱平衡做出了可忽略不計的貢獻并且潛在地使得更大的界面厚度成為可能。具有以液態(tài)金屬形式的界面的另一個優(yōu)點在于，由于其良好的熱傳導(dǎo)性其使由燃料芯塊/吸收劑相對于包殼的可能的離心導(dǎo)致的周向熱異質(zhì)性問題減小。由于液態(tài)金屬或氣體缺少剛性，因此同心要求(功能f7)不是通過以氣體或液態(tài)金屬形式的界面先前確保的。任何偏心還將意味著圍繞圓周的熱通量是異質(zhì)的。當(dāng)界面處于液態(tài)金屬形式時由于首先地在液態(tài)金屬與包殼之間以及其次地在液態(tài)金屬與芯塊之間的更好的熱傳遞，該熱異質(zhì)化(在包殼處的熱點與由不同熱張力引起的機械載荷)的結(jié)果由此被弱化。然而，以液態(tài)金屬形式的界面不能在不產(chǎn)生一些問題的情形下制成。首先，發(fā)現(xiàn)與環(huán)境的兼容性(功能f5，例如對于化學(xué)方面)非常嚴(yán)格。因此在自然地可應(yīng)用與RNR-Na的鈉的情形中，存在與水冷卻劑(REP)、以及與在高溫下反應(yīng)堆操作明顯地不兼容，并且因此導(dǎo)致不充足的裕度(或者例如在RNR-G的情形中甚至不存在裕度)以防止鈉沸騰的危險(鈉在約880℃的溫度下沸騰)。例如，關(guān)于熱異質(zhì)化(功能f3ii)，很明顯的是通過在液態(tài)金屬中的氣泡(在制造過程中形成的或者通過在輻射下裂變氣體釋放的氣泡)的存在引起的在界面中的任何不連續(xù)性，都將削弱該方案的熱效益：在實驗輻射過程中觀察到該問題在此過程中看到由于包殼的很早失效其可能導(dǎo)致燃料元件/吸收劑的壽命提早結(jié)束[11]。此外，關(guān)于燃料/吸收劑組成部分傳送(功能f6)的限制，以比較氦與鈉界面的行為為目的的在RNR-Na型反應(yīng)堆中碳化物燃料的實驗性輻射顯示，由于通過從通過鈉的燃料產(chǎn)生的碳的傳送增加引起的包殼的滲碳作用，液態(tài)金屬促使包殼脆化，盡管該問題看起來不是通過氦氣[11]產(chǎn)生的除非存在由于偏心的芯塊/包殼接觸。使用B4C吸收劑的燃料控制桿，以基于鋼的包殼和鈉接頭，存在由于吸收芯塊的脫碳的包殼的脆化、自由碳通過鈉路徑的移動以及包殼的內(nèi)面的熱化學(xué)攻擊的類似問題[8]。最后，關(guān)于功能f8，接頭的缺少內(nèi)在剛性使燃料/吸收劑碎片能夠移動，如果其移動到界面中，便可能在輻射期間通過碎片在芯塊與包殼之間的壓縮造成包殼的橢圓化或者沖壓。這種沖壓意味著包殼完整性/密封安全功能的過早的喪失，同時橢圓化影響熱交換與機械相互作用因此如果在附近燃料元件/吸收劑之間存在一些的話那么其將使得性能變差。在實踐中，通過燃料元件的輻射的操作經(jīng)驗示出芯塊與包殼之間的徑向功能間隙的初始值小于芯塊半徑的約4％可以通過沖壓、通過限定芯塊碎片移動到界面[13]中的可能性使得包殼失效的風(fēng)險最小化。通過安全要求使得該限定是必要的，然而已經(jīng)證明為對于燃料元件/吸收劑的操作壽命相對有害，其中它在沒有IMPG的情形下極大地減小了操作壽命。在本文中，對于其經(jīng)濟性能必要的燃料/吸收劑在核反應(yīng)堆中的長期使用，將使得在壽命的結(jié)束以前的可變化時間期間與IMPG起作用不可避免。在以非常高的膨脹率為特征的B4C吸收劑的制造過程中必須設(shè)置非常顯著的芯塊/包殼間隙，以使IMPG延遲；例如，通常地在RNR-Na反應(yīng)堆中大于芯塊的半徑的10％，因此大于上述的4％，這是特別重要的因為至少在光譜反應(yīng)堆中控制桿的直徑，是潛在地大于燃料元件的直徑；例如對于SUPERPHENIX[8]來說，與燃料芯塊的約7mm相比吸收芯塊的直徑是17.4mm。因此，存在芯塊碎片移動到芯塊/包殼間隙中的特別地嚴(yán)重的危險，這就是為什么套管系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)為包含這些碎片[8]的原因。已經(jīng)提出了多種方案以使關(guān)于經(jīng)濟和安全性能的利用IMPG的可接受操作可能。它們的目標(biāo)在于克服兩個存留的難題，其既不是以態(tài)形式的界面也不是以液態(tài)金屬形式的界面可以單獨解決的，即：-在與吸收劑接觸的情形中對減小施加在包殼上的機械載荷的需要；-使由于熱化學(xué)侵蝕的包殼的脆變最小化。提出的全部方案包括淀積一個或幾個材料的中間層，作為界面的全部或者一部分。專利GB1187929公開了用于在RNR反應(yīng)堆中的至少700℃的溫度下操作的具有金屬包殼的燃料桿的，以金屬鈾為基礎(chǔ)的，中間層在芯塊與包殼之間的使用。本專利描述：●中間層與包殼之間的緊密接觸；●通常地由鈉制成的位于在中間層與包殼之間的執(zhí)行溫度功能的界面的另一個部分；●通常是氧化鋁的位于中間層與包殼之間的執(zhí)行化學(xué)相容性功能的附加層；●在燃料與中間層之間形成真空區(qū)域的凹槽；●中間層和/或燃料芯塊的孔隙度將會使得其(它們)密度等于不大于其(它們)理論密度的85％的可能性；●作為中間層組分的鈾合金、或者鈾與鉬合金。已經(jīng)公開了在REP反應(yīng)堆中使用的用于以鋯為基礎(chǔ)的包殼的燃料桿的類似的方案。因此，專利US4818477公開了如何基于可消耗中子毒物(在B中富含硼化物)制造內(nèi)襯，使燃料芯塊涂覆以10μm與100μm之間的厚度，以使IMPG弱化。專利US3969186公開了如何使金屬內(nèi)襯沉積在包殼的內(nèi)面上，以便防止由應(yīng)力腐蝕開裂和/或芯塊/包殼機械相互作用引起的穿孔或者包殼失效的危險。專利US4783311公開了如何使在包殼(厚度從4μm到50μm)的內(nèi)面上與在燃料芯塊(厚度從10μm到200μm)的表面上的內(nèi)襯結(jié)合，在由諸如石墨的材料制成的包殼的內(nèi)面上的內(nèi)襯，特別地執(zhí)行《潤滑劑》的作用。專利JP3068895A公開了如何使可延展中間層設(shè)以凹槽，以吸收由潛在IMPG引發(fā)的應(yīng)力，該層是塑性可變形的因此避免了裂痕在包殼的內(nèi)面上的擴散。如在國際專利申請WO2009079068中描述的還具有在RHT反應(yīng)堆中使用的具有球形幾何形狀的燃料顆粒。如在該申請中所描述的，多層結(jié)構(gòu)在中心制造有燃料球以及圍繞包殼，以提供機械完整性以及用于燃料求裂變氣體的密封，并且執(zhí)行緩沖功能的多孔高溫碳層淀積在其間以便形成用于裂變氣體和燃料球的膨脹容積。此外，由具有圓柱形幾何形狀以及圓形橫截面的核控制桿產(chǎn)生的問題已經(jīng)考慮中子吸收劑的碎片到芯塊與包殼(功能f8)之間的界面中的移動，如在RNR-Na反應(yīng)堆[8]中在B4C材料的使用上的重要操作經(jīng)歷中描述的。吸收芯塊在由通過10B上的中子吸收產(chǎn)生的氦引起的膨脹的作用下變成碎片。其因此釋放填充芯塊與包殼之間界面中的微碎片并且因此加速IMPG，在包殼上形成快速地導(dǎo)致不可接受的損害的機械載荷。一種包括將吸收芯塊布置在薄金屬套中的方案已經(jīng)被使用[8]：該方案限定芯塊碎片(包括在套管故障的情形中)并且由此延長了控制桿在規(guī)定限定內(nèi)的壽命。專利US4235673公開了以金屬絲結(jié)構(gòu)的形式(在圖1和圖2中的實施方式)或者以金屬帶的形式(在圖3和圖4中的實施方式)的套管的使用，可以螺旋地圍繞燃料芯塊的列，固定到在燃料芯塊的列的端部的閉合元件并且套管插入到燃料芯塊的列與包殼之間。根據(jù)專利US4235673的該技術(shù)套管方案目的是專門地限定可能形成的芯塊碎片或者碎塊。因此，根據(jù)該專利US4235673的套管的僅有的功能是限定燃料芯塊碎片，并且如在本文件的第四列第23-30行中所解釋的用于使熱量在芯塊與包殼之間傳送的功能有必要地通過諸如鈉的填充液完成，并且如在本文件的權(quán)利要求1中的文本中非常清楚地表述的適應(yīng)芯塊的三維膨脹的功能通過套管與包殼之間的大小為此目的設(shè)計的功能性間隙的強制性存在而完成。換句話說，專利US4235673公開了在固定到芯塊列的端部的套管之間的必要的合成物界面方案，以及在包殼與芯塊列之間的熱傳送液體的足夠大的厚度以限定足夠大以適應(yīng)芯塊的三維膨脹的功能性間隙。此外，根據(jù)該專利US4235673的組合界面的方案由于套管在燃料芯塊堆的端部固定到閉合元件因此執(zhí)行很復(fù)雜并且引入不可再利用的風(fēng)險，這因此要求在核環(huán)境中的燃料桿的制造過程額外的步驟。根據(jù)專利US4235673，該技術(shù)方案可適用于如在列3、直線36中示出的核控制桿。專利FR2769621公開了以碳化硅纖維加強的插入到通常B4C中子吸收芯塊芯塊堆與包殼之間的SiC套管的使用。根據(jù)專利FR2769621的技術(shù)方案不能真正地起作用：描述的用于套管的材料是陶瓷基復(fù)合物CMC的等同物。通過發(fā)明人做出的研究顯示，該復(fù)合物不能長期適應(yīng)堆疊芯塊的膨脹或三維膨脹。CMC本征地非常剛性(具有約200到300GPa的楊氏模量)并且其可延展性很低(以小于1％的失效伸長)，一旦在中子吸收劑的三維膨脹的作用下在芯塊與包殼情形之間的機械相互作用(IMPG)發(fā)展，這就快速地造成其損壞。此外，在該專利FR2769621中所述的套管厚度意味著中子吸收劑的體積分?jǐn)?shù)遠低于可允許值。減小吸收劑的體積分?jǐn)?shù)使得有必要增加10B含量，這具有高成本的弊端。專利JP2004245677公開了由纖維制成的金屬套管，特別地是在其整個高度上插入在碳化硼B(yǎng)4C吸收芯塊的疊層之間的穗帶。對于專利US4235673來說，該套管單獨不能執(zhí)行要求用于在控制桿中的芯塊/包殼界面接頭的全部功能：其主要地起到限定吸收芯塊的碎片(功能f8)，但是其還必須與填充液體(諸如在專利JP2004245677中所述的鈉的液態(tài)金屬)相關(guān)聯(lián)特別地滿足以滿足主要機械(功能f1)和熱(功能f3)功能。因此，該方案看起來很難應(yīng)用到其中提出的套管沉浸在鈉中的情形，迄今為止由于這些反應(yīng)堆禁止使用鈉(與REP中的冷卻劑和RNR-G中的沸騰溫度兼容的問題)，這限制了其到RNR-Na的應(yīng)用并且似乎排斥例如用于REP或RNR-G。最后，專利US4172262公開了將金屬套管插入到中子吸收芯塊的疊層與包殼之間的金屬套管的使用，該套管僅插入到疊層的下部分上。在該文獻中提出的特定的材料，即347型不銹鋼，與非常高的溫度不兼容并且因此使其不適于RNR-gaz反應(yīng)堆以及在其它反應(yīng)堆中的意外情形中。因此，本發(fā)明的一般目的是提出一種在具有圓柱形幾何形狀以及圓形橫截面的核控制桿中的在芯塊與包殼之間的沒有根據(jù)如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的弊端改進的界面。本發(fā)明的另一個目的是提出一種用于制造具有改進的芯塊/包殼界面的核控制桿的方法，其與用于制造具有圓形橫截面的現(xiàn)有核控制桿而設(shè)定的工業(yè)設(shè)施完全地不相關(guān)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為實現(xiàn)此，本發(fā)明的目的是一種沿著縱向方向延伸的核控制桿，包括由中子吸收材料制成的，以列的形式堆疊在彼此上的多個芯塊，和圍繞芯塊列的包殼，其中包殼和芯塊具有與縱向方向橫切的圓形橫截面，并且其中還具有與縱向方向(XX’)橫切的圓形橫截面的由對于中子透明并且具有開孔的固態(tài)材料制成的界面接頭，其至少在列的高度上插入在包殼與堆疊芯塊的列之間。根據(jù)本發(fā)明，界面接頭是這樣的結(jié)構(gòu)，機械地從包殼以及從芯塊的列解耦，具有高的熱傳導(dǎo)性和開孔，適于通過跨越其厚度的壓縮變形以便在輻射下在芯塊的三維膨脹的作用下被壓縮，接頭的初始厚度和其壓縮比率使得在輻射下通過芯塊傳送到包殼的機械載荷小于預(yù)定閾值。高熱傳導(dǎo)性意味著熱傳導(dǎo)性系數(shù)足夠地高以實現(xiàn)在B4C吸收芯塊的列與包殼之間的熱傳遞以便確保在吸收芯塊中的核心溫度保持在它們的熔點以下。因此本發(fā)明涉及一種在堆疊芯塊與包殼之間的界面接頭，該接頭具有固態(tài)結(jié)構(gòu)，在冷卻狀態(tài)中優(yōu)選地在接頭的體積的30％與95％之間的高孔隙率并且其適于執(zhí)行以下功能直到在核反應(yīng)堆中的正常操作溫度：●由于其壓縮，使得在包殼上沒有任何過多的機械載荷的情形下堆疊的中子吸收芯塊在輻射下能夠徑向擴展；●由于變形未致使其結(jié)構(gòu)的連續(xù)性的損失，使得在高溫處并且在包殼上沒有過多載荷的輻射下能夠適應(yīng)在堆疊的芯塊與圍繞它們的包殼之間的不同的軸向張力。●方便由在芯塊內(nèi)的核反應(yīng)產(chǎn)生的熱以均勻的方式傳送到沿著包殼循環(huán)的冷卻劑；●使在輻射下釋放的氣體(氦和氚)能夠傳送到形成在包殼和/或定位在包殼的端部并且其中沒有中子吸收劑的膨脹容器中的排氣口；●通過保持可能腐蝕包殼的由在芯塊中的吸收劑釋放的產(chǎn)物，防止包殼與芯塊中的吸收劑的兼容性問題。根據(jù)本發(fā)明的界面接頭可以在任何核控制桿中制成以供反應(yīng)堆使用，在反應(yīng)堆中冷卻劑或者被加壓(如用于RNR-G反應(yīng)堆)或者不被加壓。對于加壓冷卻劑來說，應(yīng)該注意的是確保使用的包殼足以耐蠕變變形，因此在操作過程中其將不與燃料芯塊接觸。通常地說，由陶瓷基復(fù)合材料CMC制成是非常適合的。固態(tài)界面接頭限定有開孔，該開孔持久地使得B4C吸收芯塊能夠三維地擴展而沒有將過多的機械載荷施加到包殼上，對于輻射期間不施加用于重復(fù)載荷的比用于燃料元件的停機限制更加嚴(yán)厲的停機限制?！斑^多”表示特別地沿著圓周方向的可能超過用于核控制桿[14]的由通常設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)施加的極限的任何載荷。還應(yīng)指出還必須尊重?zé)嵯拗?性能并且缺少連續(xù)性)中子限制(中子吸收能力和尺寸)以及在釋放到膨脹容器中的裂變氣體的傳送上的限制?？梢允褂靡环N或多種材料以供根據(jù)本發(fā)明的界面接頭使用，其將促進使得在吸收劑與包殼材料之間的非機械的相互作用不重要。因此，具有開孔的固態(tài)界面接頭可以捕獲由吸收劑釋放的能夠與包殼化學(xué)地反應(yīng)并且使其機械性能變差(例如應(yīng)力腐蝕問題)的一些或全部產(chǎn)物。接頭的開孔以及將界面接頭與芯塊和/或包殼分開的任何功能間隙可以填充有優(yōu)選地為氦氣的氣體和/或諸如鈉的液態(tài)金屬。由于一致性(內(nèi)在剛性高達機械載荷閾值，超過該閾值就開始被壓縮)，根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)界面接頭確保芯塊在包殼中的居中并且防止B4C中子吸收劑碎片的任何移動。在芯塊與包殼之間的機械相互作用中形成長期延遲的一種方式可以是設(shè)想幾百微米厚的固態(tài)界面接頭。在任何情形中，都應(yīng)該注意確保其熱特性，可能考慮它沉浸在其中的氣體和/或液態(tài)金屬的熱特性，以確?？刂艬4C中子吸收劑的溫度。應(yīng)該注意的是確保固態(tài)界面接頭具有特定的機械特性。因此應(yīng)該注意確保在壓縮中換句話說徑向地沿著控制桿的方向，以及在剪切中(圍繞園周并且沿著平行于燃料桿或者控制桿的旋轉(zhuǎn)軸的方向)具有足夠高的張力能力，以適應(yīng)在輻射下的中子吸收芯塊和包殼的不同的張力，而不在包殼上引起任何過多的機械載荷，或者接頭的任何軸向與周向不連續(xù)性。在高達100dpa-Fe到200dpa-Fe(注量從2到4x1027n/m2)輻射劑量下必須確保這些機械特性。中子吸收芯塊受到三維膨脹，使得它們的直徑和長度增加。由于包殼先驗膨脹遠小于吸收劑，因此在輻射過程中芯塊與包殼之間的界面減小。此外芯塊的疊層比包殼延伸得更多，致使在它們之間的縱向剪切。因此，應(yīng)該注意的是確保界面接頭可以：-由于其壓縮張力，補償界面的與包殼的機械強度相兼容的剛性的減小，這排除任何局部密集區(qū)域的存在(由制造方法產(chǎn)生的缺點、輻射中的致密化等)；通過由其徑向壓縮和/或通過剪切變形(假設(shè)表面通過與包殼的機械強度兼容的軸向力的傳送粘在包殼和/或吸收劑上)產(chǎn)生的其伸長補償在中子吸收劑疊層與包殼之間的縱向滑動變形(泊松比的作用)；并且/或者在其徑向壓縮的動作下通過粘稠的軸向擠壓流入到間隙中。使根據(jù)本發(fā)明的界面接頭連續(xù)地在其整個高度上：在任何情形中，目的都是達到一種折衷使得通過補償上述的縱向滑動變形，不發(fā)生接頭的軸向不連續(xù)。最后，將要注意的是當(dāng)界面被部分地再次打開時(通常地在事先未安排或者安排好的反應(yīng)堆停機過程中)，以可以導(dǎo)致碎片移動的方式確保接頭變形模式不會造成接頭的碎裂，例如當(dāng)功率/溫度升高時這將會引起包殼的隨后沖壓的危險。還應(yīng)該注意確保將要設(shè)想的用于固態(tài)界面接頭的一種或多種材料盡可能的是中子吸收劑。如所制造的該結(jié)構(gòu)的高開口孔隙度必須方便釋放的氣體到形成在包殼中和/或定位在吸附劑元件的頂部附近的膨脹容器中的排氣口(如果有一些)的傳送，具有在輻射下不劣化很多的效率(結(jié)構(gòu)的壓縮導(dǎo)致總孔隙度以及開孔率的減少)。由該結(jié)構(gòu)提供的大的交換表面區(qū)域必須方便在輻射下通過吸收劑釋放的可能通過腐蝕促使包殼的脆化的產(chǎn)物的保持(例如在B4C的情形中是碳)。由于根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)界面接頭的結(jié)構(gòu)，其可以盡可能更厚界面通常在芯塊與包殼之間沖擊，以便延長由B4C中子吸收材料制成的芯塊的壽命，在不影響安全的情形下產(chǎn)生很明顯的經(jīng)濟節(jié)約。根據(jù)本發(fā)明的界面接頭的開孔可以具有等于如在制造中生產(chǎn)的所述界面接頭總體積的至少30％的體積。優(yōu)選地，該體積如在制造中產(chǎn)生的界面接頭的總體積的30％與95％之間并且更優(yōu)選地在50％與85％之間。明顯地，所述孔隙度和界面接頭的幾何尺寸是如在制造中生產(chǎn)的用于冷界面接頭的這些以及在其被用于核反應(yīng)堆以前。對于根據(jù)本發(fā)明的控制桿的其它元件同樣是真實的。本發(fā)明目標(biāo)的開口孔隙度可以通過多種已知的測量技術(shù)進行量化：例如用于穗帶(braid)與纖維的密度測量，或者例如通過X線斷層攝影術(shù)或光學(xué)顯微鏡或光學(xué)肉眼檢查的圖像分析。有利地，界面接頭在其與(XX’)橫切的方向的截面中的厚度大于芯塊的半徑的至少10％。界面接頭可以包括諸如穗帶和/或毛毯和/或網(wǎng)和/或織物和/或針織物的一種或幾種纖維結(jié)構(gòu)。其纖維的體積百分比然后有利地在15與50％之間，這大致與50％與85％之間的孔隙度相對應(yīng)，換句話說，在要求的接頭可壓縮性與伴隨可能形成的任何吸收劑碎片的有效限制的高熱傳導(dǎo)性之間的最佳折衷。根據(jù)一個實施方式，界面接頭可以由包括多個碳纖維層以及包括疊加在所述碳纖維層上的碳化硅纖維的多個層的穗帶制成。另選地，可以從諸如泡沫的一個或幾個蜂窩材料制成界面接頭。界面接頭可以以陶瓷或金屬為基礎(chǔ)。對于氣冷快速反應(yīng)堆(RNR-gaz)來說，包殼的基礎(chǔ)材料可以優(yōu)選地設(shè)想為是可能地與以耐火性金屬合金為基礎(chǔ)的內(nèi)襯相關(guān)聯(lián)的諸如SiC-SiCf的耐火性陶瓷基復(fù)合材料(CMC)。對于鈉冷快速反應(yīng)堆(RNR-Na)來說，優(yōu)選的將是設(shè)想包殼由金屬材料制成。最后，本發(fā)明涉及一種包括以下步驟的用于制造核控制桿的方法：a/以具有良熱傳導(dǎo)性的材料制成的具有開孔的能夠在橫跨其厚度的按壓下變形的結(jié)構(gòu)的形式，至少部分地制造由對于中子透明的材料制成的具有圓形橫截面的接頭；b/將至少部分地制造的接頭插入到由可以或不可對中子透明的材料制成的具有圓形橫截面的至少在其端部中的一個處開口的圓柱形包殼中；c/將由碳化硼B(yǎng)4C中子吸收材料制成的多個芯塊在不大于接頭的高度上插入，在接頭內(nèi)部插入到具有圓形橫截面的圓柱形包殼中；d/一旦接頭已經(jīng)被全部地制造出來就完全地封閉所述包殼。根據(jù)第一實施方式，使用以下的子步驟執(zhí)行步驟a/：將包括碳化硅纖維的多個穗帶層疊加在心軸上的碳纖維穗帶自身的多個層上；-在圓柱形模具中按壓多層穗帶；-將水溶性粘合劑添加到被按壓的穗帶中；-使溶劑蒸發(fā)；利用穗帶圍繞其接觸的心軸執(zhí)行步驟b/，該心軸然后被移除；并且隨后在步驟c/中，在真空下執(zhí)行熱處理以去除粘合劑并且因此使接頭達到與多個堆疊的芯塊以及與包殼相接觸。穗帶層可以是具有相對于心軸的軸線成45°穗帶角度的二維類型。碳纖維可以是P-100型，每個都包含2000根細絲并且斷裂。碳化硅纖維是每個都包含500根細絲的NICALONTM型S。水溶性粘合劑有利的是聚乙烯醇。根據(jù)第二實施方式使用以下的子步驟執(zhí)行步驟a/：-使碳纖維網(wǎng)以管子的形式針刺結(jié)合在心軸上；-執(zhí)行熱處理(例如在氬下在3200℃處)；-在圓柱形模具中對熱處理過的管子按壓；-將水溶性粘合劑添加到被按壓的管子中；-使所述溶劑蒸發(fā)；利用管子圍繞其接觸的心軸執(zhí)行步驟b/，該心軸隨后被移除；并且隨后在步驟c/中，在真空下執(zhí)行熱處理以去除粘合劑并且因此使接頭達到與多個堆疊的芯塊以及與包殼相接觸。碳纖維可以然后是P-25型。如在第一實施方式中，水溶性粘合劑有利地是聚乙烯醇。根據(jù)第三實施方式使用以下的子步驟執(zhí)行步驟a/：-制造包括開口的蜂窩狀物的碳泡沫管；-在所述碳泡沫管子上進行鎢-錸合金的化學(xué)蒸汽淀積(CVD)。附圖說明在參照下面的圖1和圖1A閱讀根據(jù)本發(fā)明的核控制桿的詳細描述以后本發(fā)明的其它優(yōu)點和特點將變得清楚，在附圖中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的核控制桿的局部縱向橫截面視圖；圖1A是根據(jù)圖1的核控制桿的橫截面視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的以曲線形式的界面接頭的循環(huán)壓縮測試，該載荷模式是在核反應(yīng)堆中的輻射下的操作的表示(由于能量變化而不穩(wěn)定)。具體實施方式應(yīng)該指出示出的元件是核控制桿。示出的元件是冷卻的，換句話說一旦最終控制桿被制造出來并且在核反應(yīng)堆中使用前。根據(jù)本發(fā)明的控制桿從外部到內(nèi)部包括以下：-包殼1由金屬或CMC(陶瓷基復(fù)合)材料制成，可能地在其內(nèi)壁上涂覆以內(nèi)襯；-第一組件裝置2(可選擇，到其可在上述粘合劑蒸發(fā)過程以后的制造過程中可以能夠被去除的程度)；-根據(jù)有根據(jù)本發(fā)明開孔的固態(tài)接頭3；-第二組件裝置4(可選擇，到其可在上述粘合劑蒸發(fā)過程以后的制造過程中可以能夠被去除的程度)；-吸收形成列的碳化硼B(yǎng)4C材料的中子的芯塊5的疊層。具有根據(jù)本發(fā)明的開孔3的固態(tài)接頭具有比堆疊的芯塊5的列的高度更大的高度。在多孔固態(tài)接頭3與堆疊芯塊的縱列之間的高度的差選擇為在列長度由于在輻射下膨脹增加的核反應(yīng)堆的操作期間確保該列貫穿輻射階段保持軸向地面向接頭。因此根據(jù)[8]，在SUPERPHENIX反應(yīng)堆中的吸收目標(biāo)作用以每cm3及每年的吸收劑的1022次捕獲，并且由于B4C的膨脹的伸長速率是用于每cm3的吸收劑1020次捕獲的約0.05％，提供輻射的年約5％的伸長。對于制造根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭3來說幾種類型的材料可能是適當(dāng)?shù)?，并且有利地纖維結(jié)構(gòu)可能具有沉積在這些結(jié)構(gòu)中的基體，或者具有開孔的蜂窩狀材料?？赡苓m合的纖維材料包括穗帶、毛毯、網(wǎng)、織物或針織物、或者它們的組合，在毛毯的情形中在致密化之前包括等于至少15％或者可能地至少5％的體積百分比的纖維。纖維可以由陶瓷化合物(碳、碳化物、氮化物或氧化物)或者金屬化合物(諸如W，W-Re合金，Mo-Si2等.)制成。制造適于根據(jù)本發(fā)明的多孔接頭3的纖維結(jié)構(gòu)的一種方式可以是使用傳統(tǒng)編織、氈成型技術(shù)或織帶、針刺結(jié)合、機織或針織[4]。能夠設(shè)想增加材料的熱傳導(dǎo)性或者通過將同樣耐火的化學(xué)化合物(陶瓷或者金屬化合物)沉積在纖維上來保護纖維。這些淀積然后表示體積百分比使得通過淀積加強的纖維結(jié)構(gòu)的最終材料的開口孔隙度，在30％與85％之間，或者在毛毯的情形中甚至高達95％。在纖維結(jié)構(gòu)上的這些沉積可以利用傳統(tǒng)化學(xué)蒸汽沉積(CVD)技術(shù)[1]或者諸如陶瓷聚合物前體的浸漬、熱解等其它技術(shù)做出。接頭3可以或者通過將其定位在芯塊5周圍并且然后將接頭3/芯塊5組件插入到包殼1中，或者通過將其插入到包殼1中，然后隨后插入芯塊來布置。首先地在包殼1與接頭3之間并且其次地在接頭3與芯塊5之間的物理接觸可以在核反應(yīng)堆中在溫度升高過程中通過由于接頭3膨脹更多的差別熱膨脹形成。實現(xiàn)該物理接觸的另一種方式是接頭3的徑向壓縮，并且然后在布置包殼1-接頭3-芯塊5組件以后，在控制桿供其使用的核反應(yīng)堆中組件投入到服務(wù)中以前可以釋放接頭3?？赡苓m合的蜂窩狀材料或泡沫是具有30％與85％之間孔隙度的開孔材料，單元的直徑優(yōu)選地小于100μm以防止芯塊的“宏片段”的移動，但是對于孔的相互連接足夠高。這些材料的合成物可以基于陶瓷或者金屬化合物。可能能夠使蜂窩狀材料利用用于注入氣泡或者在熔化材料或者前驅(qū)化合物中產(chǎn)生氣泡的化合物(用于碳的有機樹脂)，具有致孔化合物或顆粒的粉末冶金、將化合物沉積在用作基板的泡沫上[2]，[7]的傳統(tǒng)技術(shù)適于根據(jù)本發(fā)明的多孔接頭3。然后基本泡沫可以通過具有與泡沫化合物相同或不同的屬性的化合物(陶瓷或金屬化合物)的沉積而加強。該沉積可以例如通過化學(xué)蒸汽沉積(CVD)[1]獲得。下面給出了根據(jù)本發(fā)明的具有用于SUPERPHENIX反應(yīng)堆[8]的主要控制系統(tǒng)(SCP)的特征的核控制桿的三個實例：在全部這些實例中，控制桿包括具有17.4mm的直徑的圓柱形碳化硼中子吸收芯塊5的疊層以及圍繞具有19.8mm的內(nèi)部直徑的堆疊芯塊的列的包殼1，即1.2mm的徑向芯塊/包殼間隙(冷卻)。為了與下面將要示出的接頭方案對比，對用于SUPERPHENIX反應(yīng)堆[8]的SCP控制桿，吸收芯塊列被限定形成在輻射下的芯塊碎片的200μm厚的內(nèi)襯圍繞，并且剩余的芯塊/包殼空間填充以液態(tài)鈉以提供高效的熱傳送。該控制桿的壽命的終止特別地與芯塊與包殼情形之間的機械相互作用的發(fā)生相關(guān)聯(lián)，當(dāng)B4C芯塊的三維膨脹最終地填充在初始地使芯塊的列與包殼分離的自由徑向空間中時，產(chǎn)生快速地使包殼不可使用的機械載荷。內(nèi)襯的厚度(200μm)應(yīng)該自然地從芯塊/包殼間隙(1.2mm)的初始值減去，因此對于8.7mm的芯塊半徑來說芯塊的可允許的未來膨脹是約1mm，其在達到芯塊與包殼之間的機械相互作用(IMPG)以前提供了約11.5％的可允許膨脹比率。這些特征通常足以實現(xiàn)約吸收劑的每cm3的200*1020的中子捕獲比率。具有根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭，并且考慮到達壽命的終點接頭孔隙度的完全消失(通過在B4C芯塊的三維膨脹下壓縮)，可以評估可能從用于根據(jù)本發(fā)明的接頭的設(shè)計制造孔隙度設(shè)想的在中子吸收比率上的增益。為了從200μm厚的內(nèi)襯改變到1.2mm后的接頭，接頭孔隙度的要求的值是通常地等于1/1.2的比率的值，即約83％(接頭具有17％的組成其的材料的理論密度)，以實現(xiàn)以套管式方案獲取的捕獲比率并且還從使芯塊在包殼中居中的優(yōu)勢中獲益。應(yīng)該指出由接頭引起的熱效應(yīng)是可忽略的(計算顯示這是關(guān)于吸收劑的膨脹比率的第二等級效應(yīng))。實例1：具有SiC層/C層的穗帶疊加穗帶的三個層中的第一系列以在心軸上的碳纖維(商標(biāo)名P-100，每個都包含2000細絲并且是斷裂的以使螺紋直徑減小)制成，具有一下特征：●內(nèi)徑：17.5mm●外徑：19.0mm●穗帶類型：2D●穗帶角度45°三個穗帶層中的第二系列在具有碳化硅纖維(商標(biāo)HI-NICALONTM類型S，每個都含有500個細絲)的穗帶層的先前系列上制成?！駜?nèi)徑：19.0mm，●外徑：21.2mm●穗帶類型：2D●穗帶角度45°由此形成的多層穗帶3在具有19.7mm的內(nèi)徑的圓柱形模具中被壓緊。在此情形中是聚乙烯醇的可去除的水溶性粘合劑，然后增添到穗帶中并且然后該溶劑蒸發(fā)。然后穗帶3被剝離并且插入到具有19.8mm的內(nèi)徑的金屬包殼1中。然后中央心軸被移除，并且17.4mm直徑的碳化硼B(yǎng)4C中子吸收芯塊5的列然后被插入到穗帶中。粘合劑通過在真空下的組件的熱處理而去除。穗帶3然后膨脹并且與芯塊5和包殼1進行物理接觸。因此，穗帶3的制造的厚度等于在包殼1與芯塊5之間的總裝配間隙，即1.2mm。包殼1然后可以例如通過焊接在其端部閉合。盡管未示出，在執(zhí)行最終閉合步驟以前，螺旋壓縮彈簧容納在膨脹室或者容器6中以其下端保持與芯塊5的疊層接觸并且其另一端保持與上柱塞接觸。該彈簧的主要功能是沿著縱軸XX’的方向保持芯塊5的疊層并且在芯塊5的縱向膨脹的作用下隨著時間的推移吸收燃料柱的伸長。制造有根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭3的核控制桿可以然后被用于在快速中子核反應(yīng)堆中的應(yīng)用。實例2：碳針刺結(jié)合結(jié)構(gòu)碳纖維層(商標(biāo)名P-25)是在石墨堆芯上的以具有17.5mm內(nèi)徑以及21.2mm外徑的管子的形式的針刺結(jié)合。然后在氬氣下以3200℃的熱處理施加在組件上。由此形成的管子在具有19.7mm的內(nèi)徑的圓柱形模具中被壓緊。在此情形中是聚乙烯醇的可去除的水溶性粘合劑，然后增添到結(jié)構(gòu)中并且然后該溶劑蒸發(fā)。然后由此獲得的多孔固態(tài)接頭3被剝離并且插入到具有19.8mm的內(nèi)徑的包殼1中。然后中央心軸被移除，并且17.4mm直徑的碳化硼B(yǎng)4C中子吸收芯塊5的列然后被插入到混合接頭3/包殼1結(jié)構(gòu)中。粘合劑然后通過在真空下的組件的熱處理而去除。接頭3然后膨脹并且與堆疊的芯塊5和包殼1進行接觸。包殼1然后可以例如通過焊接在其端部閉合。盡管未示出，在執(zhí)行最終閉合步驟以前，螺旋壓縮彈簧容納在膨脹室或者容器6中以其下端保持與芯塊5的疊層接觸并且其另一端保持與上柱塞接觸。彈簧的主要功能是沿著縱軸XX，的方向保持芯塊5的疊層并且在芯塊5的縱向膨脹的作用下隨著時間的推移吸收燃料柱的伸長。制造有根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭3的核控制桿可以然后被用于在快速中子核反應(yīng)堆中的應(yīng)用。實例3：涂覆以5％鎢錸合金的碳泡沫具有17.4mm的內(nèi)徑以及19.8mm的外徑的由包括40μm直徑的開口的蜂窩狀物的碳泡沫制成的管子布置在化學(xué)氣相淀積(CVD)熔爐中。從鎢和錸鹵化物化合物的混合物的分解獲得的約7μm厚的鎢-錸5％合金的淀積涂覆在形成泡沫的結(jié)帶上。泡沫管子然后插入到具有19.8mm內(nèi)徑的包殼1中并且17.4mm直徑的碳化硼B(yǎng)4C中子吸收芯塊5的列依次插入到泡沫管子中。包殼1然后可以例如通過焊接在其端部閉合。盡管未示出，在執(zhí)行最終閉合步驟以前，螺旋壓縮彈簧容納在膨脹室或者容器6中以其下端保持與芯塊5的疊層接觸并且其另一端保持與上柱塞接觸。彈簧的主要功能是沿著縱軸XX’的方向保持芯塊5的疊層并且在芯塊5的縱向膨脹的作用下隨著時間的推移吸收燃料柱的伸廠。制造有根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭3的核控制桿可以然后被用于在快速中子核反應(yīng)堆中的應(yīng)用。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，其它改進也是可能的。因此，在上述全部實例1-3中，多孔固態(tài)接頭3的制造厚度，換句話說，在包殼1已經(jīng)閉合并且控制桿準(zhǔn)備以便應(yīng)用時的厚度，等于包殼1與由B4C中吸收材料制成的芯塊5的列之間的總設(shè)計裝配間隙。明顯地，可以設(shè)置一旦控制桿準(zhǔn)備好就保持的間隙(參見圖1中的附圖標(biāo)記2，4)，前提是制造方法和特性(特別是首先包殼1和多孔固態(tài)接頭3，并且其次接頭3和芯塊5的差別熱膨脹)使其可能。如在圖1中以附圖標(biāo)記2、4示出的這些間隙是先前填充有氣體或者液態(tài)金屬的，其然后自然地占據(jù)根據(jù)本發(fā)明的多孔固態(tài)接頭3的開孔，以及B4C中子吸收芯塊5的開孔。但是根據(jù)本發(fā)明以及與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)并且更具體地說根據(jù)專利US4235673不同的方案，裝配間隙不是必需的并且因此不是在輻射下設(shè)置為適應(yīng)芯塊的三維膨脹的起作用的間隙。此外，如在所述的實例中用于形成多孔固態(tài)接頭的心軸可以由與在接頭中使用的材料兼容的諸如石墨和石英的不同材料制成。類似地，對于在包殼閉合之前的處理中的最終步驟來說，實例1至實例3描述了螺旋壓縮彈簧的布置。更一般地，在包殼的實際閉合步驟之前的該最終步驟過程中，可能能夠使用當(dāng)前在核領(lǐng)域中稱作“內(nèi)部系統(tǒng)”，換句話說諸如彈簧、包裝等的部件的組件，其功能是將芯塊列軸向地定位在包殼內(nèi)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有高開口孔隙度并且以穗帶為基礎(chǔ)或者以有由SiC材料制成的毛毯為基礎(chǔ)的界面接頭的壓縮行為。更精確地說，如示出的，這些是在循環(huán)壓縮中的測試，每個周期都以加載與卸載交替，其在圖2中通過在張力-應(yīng)力平面中的加載回路示出。橫坐標(biāo)指示橫跨其厚度的接頭的壓縮比率(張力以％)的值?？v坐標(biāo)指示在壓縮作用下的通過接頭傳送的機械載荷(應(yīng)力以MPa)的值。因此，在堆疊在彼此上的B4C中子吸收芯塊的三維膨脹的作用下指示的應(yīng)力實際上與施加到核控制桿的包殼的徑向機械載荷σr相對應(yīng)，該應(yīng)力通過接頭在芯塊與包殼之間的壓縮直接地傳送到包殼。該徑向載荷引入控制周向載荷σθ，其強度與倍增系數(shù)應(yīng)用到其的徑向載荷的強度相對應(yīng)，其大約等于包殼的平均半徑rG與其厚度eG的比率，其通常等于5到10：σθ≈(rG/eG)σr。圖2因此示出了根據(jù)本發(fā)明的界面接頭適于起到像應(yīng)力吸收劑的作用的事實：傳送的載荷僅對于足夠高的壓縮比變得重要，超過其傳送的載荷隨著壓縮比逐漸地增加，直到其達到可允許極限載荷的閾值(沒有任何突然變化)。因此，對于載荷σr來說認(rèn)為重要的是從1MPa開始，對于在圖2中考慮的穗帶和毛毯類型的接頭來說壓縮比率分別約是40％與70％。在反應(yīng)器中的輻射下的操作的情形中，核控制桿的包殼不能抵抗來自B4C中子吸收劑的機械載荷除非其保持在確保沒有包殼故障的極限以下。因此，例如，如果可允許周向載荷σθ的閾值固定在100MPa(考慮到通常允許的載荷其是合理值)，即約10MPa的徑向載荷σr(對于約10的比率rG/eG)，圖2示出了穗帶和毛毯類型接頭考慮將分別給出約60％和95％的壓縮比，在該壓縮比以下傳送到包殼的機械載荷保持可接受。應(yīng)該注意的是根據(jù)圖2完成的測試示出根據(jù)本發(fā)明的以穗帶為基礎(chǔ)的界面接頭以及以毛毯為基礎(chǔ)的接頭保持它們完整性；因此，穗帶/毛毯結(jié)構(gòu)被保持而沒有形成可以移動到在快速中子反應(yīng)堆RNR中的控制桿中的芯塊與包殼之間的再打開間隙中的任何碎片。如果要使經(jīng)濟性能最優(yōu)化，控制桿必須盡可能長久地保持在快速中子反應(yīng)堆中。這些性能通常地被多種操作約束限定以便滿足安全目的。最嚴(yán)厲的約束之一是由在全部情況下用于確?？刂茥U包殼的機械完整性的要求施加的。這導(dǎo)致在包殼上限定可允許限定載荷(超過其便不再能確保包殼的完整性的應(yīng)力和/或張力)。然而在輻射下，B4C中子吸收芯塊受到致使可能最終地導(dǎo)致在包殼上的不可接受的載荷的芯塊/包殼機械相互作用(IMPG)的連續(xù)的三維膨脹的影響。因此，對于具有B4C核吸收劑的核控制桿來說操作壽命強烈地取決于用于該過多相互作用發(fā)生的時間。根據(jù)本發(fā)明的如上限定的界面接頭提供了一種滿意的回應(yīng)，因為其使得芯塊能夠長期膨脹或者三維膨脹。對于芯塊的固定的三維膨脹來說，該持久性取決于接頭的初始厚度以及在其壓縮狀態(tài)致使不可接受機械載荷傳送到包殼以前其可以適應(yīng)的壓縮比率；由于可允許壓縮比率增加因此將要安裝的接頭的初始厚度減小。圖2示出了對于達到提出的穗帶或毛毯類型接頭的壓縮極限來說非常高的壓縮比率是必要的事實，這意味著如果安裝合理厚度的接頭便可以達到增加的輻射時間。用于快速光譜反應(yīng)堆的控制桿的大接頭厚度特性，支持安裝能夠容易地達到并且可能地超過在SUPERPHENIX中使用的套管類型方案的性能的高孔隙度接頭。此外，與在約400℃的溫度在約100μm的周期位移相對應(yīng)，通過在根據(jù)本發(fā)明的約1cm厚的纖維結(jié)構(gòu)上施加力而執(zhí)行剪切測試。對于這些1％的伸長來說，纖維結(jié)構(gòu)保持完美地完整。在用于快速光譜反應(yīng)堆的控制桿的情形中，接頭的大厚度還使根據(jù)本發(fā)明的接頭的使用能夠包括幾層疊加的穩(wěn)帶和/或毛毯。關(guān)于接頭在輻射下受到的軸向剪切，由于芯塊的列的伸長(膨脹的效果)比包殼的伸長更加顯著，因此通過使層能夠在彼此上相對滑動，多層結(jié)構(gòu)減小在接頭上的機械載荷，并且因此限制接頭可能被剪切損壞的風(fēng)險。提及的參考書目[1]S.Audisio，chimiquesàpartird’unephasegazeuse(Chemicaldepositionsstartingfromagaseousphase)，Techniquesdel’ingénieur，M1660，1985.[2]J.Banhart，Manufacture，characterisationandapplicationofcellularmetalsandmetalfoams，ProgressinMaterialsScience，Vol.46，pp.559-632，2001.[3]A.Berthet，B.Kaputsa，R.Traccucci，P.Combette，F(xiàn).couvreur，D.Gouaillardou，J.C.Leroux，J.Royer&M.Trotabas，PressurizedWaterReactorFuelAssembly，inThenuclearfeelofpressurizedwaterreactorsandfastreactors-Designandbehaviour，(H.Bailly，D.MénessierandC.Prunier，Editors)，LavoisierPublishing，Paris，pp.271-436，1999.[4]L.Caramaro，Textilesàusagestechniques(FabricsforEngineeringApplications)，Techniquesdel’ingénieurN2511，2006.[5]D.GossetandP.Herter，Matériauxabsorbantsneutroniquespourlepilotagedesréacteurs(Neutronabsorbermaterialsforcontrolofreactors)，Techniquesdel’ingénieurB3720，2007.[6]Y.Guérin，In-reactorbehaviouroffuelmaterials，inThenuclearfuelofpressurizedwaterreactorsandfastreactors-Designandbehaviour，(H.Bailly，D.MénessierandC.Prunier，Editors)，LavoisierPublishing，Paris，pp.77-158，1999.[7]L.KoconandT.Piquero，Lesaérogelsetlesstructuresalvéolaires：deuxexemplesdemoussesdecarbone(Aerogelsandhoneycombstructures：twoexamplesofcarbonfoam)，L'ActualitéChimique，No.295-296，PP.119-123，2006.[8]B.Kryger&J.M.Escleine，Absorberelements，inThenuclearfuelofprressurrizedwaterrreactorsandfastreactors-Designandbehaviour，(H.Bailly，D.MénessierandC.Prunier，Editors)，LavoisierPublishing，Paris，pp.531-565，1999.[9]J.Y.Malo，N.Alpy，F(xiàn).Bentivoglio，F(xiàn).Bertrand，L.Cachon，G.Geffraye，D.Haubensack，A.Messié，F(xiàn).Morin，Y.Péneliau，F(xiàn).Pra，D.Plancq&P.Richard，GasCooledFastReactor2400MWTh，statusortheconceptualdesignstudiesandpreliminarysafetyanalysis，ProceedingsoftheICAPP’09conference，(Tokyo，Japan，May10-14，2009).[10]R.B.MatthewsandR.J.Herbst，NuclearTechnology，Vol.63，pp.9-22，1983.[11]Hj.Matzke，ScienceofadvancedLMFBRfuels，NorthHolland，Amsterdam，1986.[12]P.Millet，J.L.Ratier，A.RavenetandJ.Truffert，F(xiàn)astReactorFuelSubassembly，inThenuclearfuelofpressurizedwaterreactorsandfastreactors-Designandbehaviour，(H.Bailly，D.MénessierandC.Prunier，Editors)，LavoisierPublishing，Paris，pp.437-529，1999.[13]K.Tanaka，K.Maeda，K.Katsuyama，M.Inoue，T.IwaiandY.Arai，JournalofNuclearMaterials，Vol.327，PP.77-87，2004.[14]DesignandconstructionrulesforfuelassembliesofPWRnuclearpowerplants，AFCEN，2005.