CARBIDE-BASED FUEL ASSEMBLY FOR THERMAL PROPULSION APPLICATIONS

• Main Authors: BERGMAN, Joshua J, KRECICKI, Matt, ALES, Matt, INMAN, James B, GALICKI, Danny, GUSTAFSON, Jeremy L, BARRINGER, Eric A, WITTER, Jonathan K, RIDGEWAY, Roger, JENSEN, Russell R, SWANSON, Ryan T
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 21.04.2022
• Subjects: AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS; NUCLEAR ENGINEERING; NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR REACTORS; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICS; TRANSPORTING; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR

Carbide-based fuel assembly includes outer structural member of ceramic matrix composite material, the interior surface of which is lined in higher temperature regions with an insulation layer of porous refractory ceramic material. A continuous insulation layer extends the length of the fuel assembly or separate insulation layer sections have a thickness increasing step-wise along the length of the fuel assembly from upper (inlet) section towards bottom (outlet) section. A fuel element positioned inward of the insulation layer and between support meshes has a fuel composition including HALEU and has the form of a plurality of individual elongated fuel bodies or one or more fuel monolith bodies containing coolant flow channels. Fuel assemblies are distributively arranged in a moderator block, with upper end of the outer structural member attached to an inlet for propellant and lower end of the outer structural member operatively interfaced with a nozzle forming a NTP reactor. L'ensemble combustible à base de carbure comprend un organe structural externe en matériau composite à matrice céramique, dont la surface intérieure est revêtue d'une couche d'isolation en matériau céramique réfractaire poreux dans des régions à température plus élevée. Une couche d'isolation continue s'étend sur la longueur de l'ensemble combustible ou des sections de couche d'isolation séparées ont une épaisseur augmentant pas à pas le long de la longueur de l'ensemble combustible à partir de la section supérieure (entrée) vers la section inférieure (sortie). Un élément combustible positionné à l'intérieur de la couche d'isolation et entre des mailles de support possède une composition combustible comprenant de l'HALEU et présente la forme d'une pluralité de corps combustibles allongés individuels ou d'un ou de plusieurs corps monolithiques combustibles contenant des canaux d'écoulement de liquide de refroidissement. Des ensembles combustibles sont agencés de manière répartie dans un bloc modérateur, l'extrémité supérieure de l'organe structural externe étant attachée à une entrée pour le combustible et l'extrémité inférieure de l'organe structural externe étant en interface fonctionnelle avec une buse formant un réacteur NTP.