用于燃料元件的钢钒合金包层的制作方法

介绍

当用于核反应堆时，核燃料通常带有包层。包层可以被提供用于容纳燃料和/或用于防止燃料与外部环境相互作用。例如，一些核燃料可与冷却剂或其他材料发生化学反应，否则在没有包层充当分离器的情况下，冷却剂或其他材料可能与核燃料接触。

包层可以是或者可以不是结构化元件。例如，在一些情形中，核燃料是固体结构化元件，例如，金属铀或二氧化铀的固体棒，并且包层基本上是施加到固体燃料表面的涂层。在其他情形中，核燃料可以是液体形式、粉末形式或聚合形式，例如，小球或颗粒，这可能需要封装在结构化包层中。在任何情形中，包层可以采取将燃料放在其中的管、盒或器皿的形式。燃料和包层的组合通常被称为“燃料元件”、“燃料棒”或“燃料细棒(pin)”。

金属燃料系统中的燃料包层化学相互作用(fcci)是指燃料元件由于燃料和包层成分之间的化学反应而退化。化学相互作用至少部分归因于物种(species)从包层到燃料的多成分相互扩散，反之亦然。具体来说，扩散耦合和辐照实验都证明包层成分(铁和镍)迁移到燃料中，而裂变产物(主要是镧系元素，如铈、钕和镨)向外扩散到包层中。

fcci引起两个主要问题：脆性金属间化合物的形成导致包层机械性质的降低，包层的损耗/变薄，以及在燃料和包层界面内形成相对低熔点的组合物。这些问题最终会影响燃料系统的性能极限，其中峰值内包层温度(pict)受到铀铁共晶的低熔点(725℃)的影响，铀铁共晶在33at％fe处形成。此外，在ebr-ii中辐照的棒的燃料推进区域很少发生包层破裂显示了破裂位置附近的广泛的fcci(到包层中最大穿透深度高达170μm)，这表明fcci是这些破裂的主要原因。

虽然钠结合的金属燃料细棒已经用可控量的fcci辐射到高达20at％的峰值燃耗，但是这些辐照通常是在两到四年的时间段内进行的。除了对于行波反应堆(twr)应用所需的更高峰值燃耗(30at％)之外，温度下延长的使用时间极大地恶化了因fcci引起的退化问题。

附图简述

构成本申请的一部分的以下附图示出了所描述的技术，并且不旨在以任何方式限制如所要求保护的本发明的范围，该范围应基于本文件中所附的权利要求。

图1示出了包层或壁元件的线性截面的剖视图，显示了具有结构化外层的包层的双层构造。

图2示出了图1的包层的管状实施例。

图3示出了与核材料接触的图1的壁元件。

图4示出了图2的包层的管状实施例，其中核材料包含在管状包层内。

图5示出了包层或壁元件的线性截面的剖视图，显示了具有结构化内部钒合金层的包层的双层构造。

图6示出了图5的包层的管状实施例。

图7示出了与核材料接触的图5的壁元件。

图8示出了图6的包层的管状实施例，其中核材料包含在管状包层内。

图9示出了具有三层构造的另一实施例包层或壁元件的线性截面的剖视图。

图10示出了图9的包层的管状实施例。

图11示出了与核材料接触的图9的壁元件。

图12示出了图10的包层的管状实施例，其在管的中空中心中包含核材料。

图13示出了制造两层或三层壁元件的方法，该壁元件用于将核材料与外部环境(如以上描述的环境)分离。

图14a和图14b示出了核燃料组件和燃料元件的细节。

图15a和图15b是三金属包层的显微照片，该包层具有ni的中间层，该ni的中间层在一侧电镀到掺杂碳的钒的第一层，在另一侧电镀到第二层ht9钢。

图15c显示了图15a和图15b的三金属包层的化学组成图。

详细描述

本公开描述了用作将核材料与外部环境分离的壁元件的双金属和三金属包层的各种配置和部件。包层材料适合用作用于核燃料元件的包层，特别是暴露于钠或其他冷却剂或易于与核燃料反应的环境中的燃料元件。双层钢钒合金包层

具有碳掺杂钒内衬的结构化钢层

图1示出了包层或壁元件的线性截面的剖视图，显示了包层的两层构造。包层100可以是将核燃料与反应性外部环境分离的任何结构化部件的一部分。例如，包层100可以是包含核燃料的管、器皿或任何其他形状的储存容器的壁的一部分。在替代实施例中，包层可以是由某种沉积或包层技术产生的固体核燃料的表面上的所得层，而不是容器壁的一部分。这些技术(举几个例子，如电镀、热喷涂、化学气相沉积、溅射、离子注入、离子镀、溅射沉积、激光表面合金化、热浸镀和退火等等)在本领域中是众所周知的，并且根据期望的端包层属性，可以使用任何合适的技术。

不管使用什么制造技术，图1所示的包层100由两层材料102、104组成：第一层102和作为包层的结构化元件的第二结构化层104。第一层102从结构化层104分离燃料或储存区域，如果燃料还没有被提供，该燃料将被放置在储存区域。第一层102用作保护结化构层104不与燃料接触的内衬。第二层104在第一层102和外部环境之间。因此，第一层102是具有暴露于燃料的一个表面和暴露于第二层104的另一个表面的一层材料，而第二层104具有面向第一层的表面和暴露于外部环境的表面。

图1所示的包层100具有材料的第一层102，其被选择为减少fcci对第一层102和储存的燃料的性质的影响，并且也被选择为降低第二层104和第一层102之间有害化学相互作用的影响。在实施例中，第一层102是碳掺杂钒，第二层是钢。为了减少钢和碳掺杂钒层之间的相互作用，在实施例中，碳掺杂钒掺杂至少0.001wt.％的(10ppm)碳。这将减少钢中观察到的脱碳量，并减少钢在用作燃料元件时的退化。

在实施例中，碳掺杂钒是钒碳合金，包括至少99.0wt.％的v；0.001-0.5wt.％的c，其余为其它元素，其中碳掺杂钒包括不大于0.1wt.％的任何一种其它元素，并且其中其它元素的总量不超过0.5wt.％。在更纯的实施例中，其它元素的总量(即，非v或c的组合物的总量)不超过合金的0.05、0.025或0.01wt.％。例如，在一个具体实施例中，碳的范围为0.1至0.3wt.％的c，其他组合元素(不是v或c的所有元素)的总量小于0.5wt.％，并且其余(balance)是v。在另一个具体实施例中，例如，碳的范围为0.1至0.3wt.％的c，其他组合元素(不是v或c的所有元素)的总量小于0.1wt.％，并且其余为v。

钢层104可以是任何合适的钢。合适的钢的示例包括马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、fecral合金、氧化物弥散强化钢、t91钢、t92钢、ht9钢、316钢和304钢。钢可以具有任何类型的微观结构。例如，在实施例中，层104中基本上所有的钢具有选自回火马氏体相、铁素体相和奥氏体相的至少一种相。在实施例中，钢是ht9钢或ht9钢的改性版本。

在一个实施例中，改性的ht9钢是9.0-12.0wt.％的cr；0.001-2.5wt.％的w；0.001-2.0wt.％的mo；0.001-0.5wt.％的si；高达0.5wt.％的ti；高达0.5wt.％的zr；高达0.5wt.％的v；高达0.5wt.％的nb；高达0.3wt.％的ta；高达0.1wt.％的n；高达0.3wt.％的c；和高达0.01wt.％的b；其余为fe和其它元素，其中钢包括不大于0.15wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.35wt.％。在其他实施例中，钢可以具有从0.1到0.3wt.％的较窄范围的si。钢层104的钢可以包括ti、zr、v、nb、ta或b的碳化物沉淀物、ti、zr、v、nb或ta的氮化物沉淀物、和/或ti、zr、v、nb或ta的碳氮化物沉淀物中的一种或更多种。

图2示出了图1的包层的管状实施例。在所示实施例中，壁元件200是具有内部表面和外部表面的管的形式，第一层202的碳掺杂钒形成管的内部表面，第二层204的钢形成管的外部表面。燃料储存区在管的中心。因此，在钢层104与燃料分离的同时，管内的燃料受到保护而免受反应性外部环境的影响。

一般术语壁元件在本文中用于确认管、器皿或其他形状的容器可以具有如图1所示的包层100的多个不同壁或壁的多个部分。也就是说，容器具有由一个或更多个连续连接的壁元件限定的形状以形成器皿。然而，包层的实施例包括具有由不是图1所示的包层100的材料所构造的一个或更多个壁元件以及包层100的壁元件的那些。例如，管可以具有图1和图2中描述的包层100的圆柱形壁元件，但是具有不同构造的端壁。同样，立方体形状的燃料容器可以具有如图1所示构造的侧壁和底壁，但是具有不同构造的顶部。

图3示出了图1的壁元件，但是这次具有与碳掺杂钒层302接触的核材料310，核材料包括但不限于核燃料。钢层304根据需要可以是任何厚度(即，暴露于反应性环境的钢层304的外部表面与钒层302之间的最短距离)，以提供包层所需的强度性质。碳掺杂钒层302可以具有从薄涂层厚度(结构化层304厚度的0.1％)直到结构化层304厚度的50％的厚度。例如，碳掺杂钒层的实施例具有低端上的0.1％、0.5％、1.0％、2.5％、5％、10％、15％、20％和25％直到高端上的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％任意之间的厚度(作为钢层厚度的百分比)。壁元件的实施例包括以上提供的上限和下限的任意组合的范围。例如，以上具体包括碳掺杂钒层的实施例，其具有从1-5％、从0.1-10％、从20-45％和从0.1-50％的钢层厚度的范围。然而，不管碳掺杂钒层的厚度如何，壁元件300的主要结构化元件是钢层304。

同样，图4示出了图2的包层的管状实施例，但是这次在管400的中空中心中具有核材料410，包括但不限于核燃料。同样，钢层404根据需要可以是任何厚度，以提供包层所需的强度性质。碳掺杂钒层402可以具有从薄涂层厚度(结构化层404厚度的0.1％)直到结构化层404厚度的50％的厚度。然而，不管碳掺杂钒层的厚度如何，壁元件400的主要结构化元件都是钢层404。

在替代实施例中，图1-4所示的包层可以在钢结构化层和碳掺杂钒层之间设置第三中间层，以进一步减少钢和碳掺杂钒之间的相互作用。以下参照图9-12描述合适的中间层的实施例。

就本申请而言，核材料包括含有锕系元素的任何材料，不管其是否可用作核燃料。因此，任何核燃料都是核材料，但更广泛地说，含有微量或更多u、th、am、np和/或pu的任何材料都是核材料。核材料的其他示例包括乏燃料、贫化铀、黄饼、二氧化铀、含锆和/或钚的金属铀、二氧化钍、方钍石、氯化铀盐，如含有四氯化铀和/或三氯化铀的盐。

另一方面，核燃料包括任何可裂变材料。可裂变材料包括当暴露于低能热中子或高能中子时能够经历裂变的任何核素。此外，可裂变材料包括任何易裂变材料、任何增殖性材料或者易裂变材料和增殖性材料的组合。可裂变材料可以包含金属和/或金属合金。在一个实施例中，燃料可以是金属燃料。可以认识到，金属燃料可以提供相对高的重金属负载和优异的中子经济性，这对于核裂变反应堆的繁殖和燃烧过程是期望的。根据应用，燃料可以包括选自u、th、am、np和pu的至少一种元素。在一个实施例中，燃料可以包括至少约90wt.％的u，例如，至少95wt.％、98wt.％、99wt.％、99.5wt.％、99.9wt.％、99.99wt.％或更高的u。燃料可进一步包括耐火材料，其可包括选自nb、mo、ta、w、re、zr、v、ti、cr、ru、rh、os、ir和hf的至少一种元素。在一个实施例中，燃料可以包括额外的可燃毒物，例如硼、钆或铟。此外，金属燃料可以与约3wt.％至约10wt.％的锆合金化，以在辐照过程中在尺寸上稳定燃料，并抑制包层的低温共晶和腐蚀损伤。

核材料与其分离的反应性环境或材料的示例包括反应堆冷却剂，如nacl-mgcl2、na、nak、超临界co2、铅和铅铋共晶。

具有钢内衬的结构化钒合金层

图5示出了包层或壁元件的线性截面的剖视图，显示了具有结构化钒合金内层的包层的双层构造。同样，包层500可以是将核燃料与反应性外部环境分离的任何结构化部件的一部分。例如，包层500可以是包含核燃料的管、器皿或任何其他形状的储存容器的壁的一部分。在替代实施例中，包层可以是由某种沉积或包层技术产生的固体核燃料表面上的所得层，而不是容器壁的一部分。这些技术(金举几个例子，如电镀、热喷涂、化学气相沉积、溅射、离子注入、离子镀、溅射沉积、激光表面合金化、热浸镀和退火等等)在本领域中是众所周知的，并且根据期望的端包层性质，可以使用任何合适的技术。

不管使用什么制造技术，图5所示的包层500由材料的两层502、504组成。第一层502是包层的主要结构化元件，并且从第二层504分离燃料或储存区域，如果燃料还没有被提供，该燃料将被放置在储存区域。第二层504在第一层502和外部环境之间。因此，第一层502是具有暴露于燃料的一个表面和暴露于第二层504的另一个表面的一层材料，而第二层504具有面向第一层的表面和暴露于外部环境的表面。

类似于上面参照图1-4描述的包层，图5所示的包层500具有材料的第一层502，其被选择为减少fcci对第一层502和储存的燃料的结构化性质的影响，并且也被选择为降低第二层504和第一层502之间有害化学相互作用的影响。

在实施例中，第一层502是包含至少90％v的钒合金，第二层504是钢。可用于第一层502的钒合金包括但不限于钒碳合金、v-20ti、v-10cr-5ti、v-15cr-5ti、v-4cr-4ti、v-4cr-4tinifsheats1&2、v-4cr-4tiusheats832665&8923864以及v-4cr-4tiheatcea-j57。在实施例中，钒合金包括3.0-5.0wt.％的cr；3.0-5.0wt.％的ti；和不超过0.02wt.％的c；其余为v和其它元素，其中钒合金包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。这种纯度要求可能需要v和ti的特殊提纯，如ti的二次或三次熔化或v的电解提纯。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过合金的0.4、0.25或甚至0.1wt.％。根据实施例，碳范围可以是从0.0001至0.02wt.％的c。钒合金可以包括cr、ti和/或其它元素的一种或更多种碳化物沉淀物。

下面的表1提供了一个特定的v-4cr-4ti实施例。

表1

对于表1所示的实施例，一种合适的制造工艺如下。原始材料的源可以是碘化物或低杂质含量的电解提纯钒，并且在实施例中，钙还原工艺不用于获得钒。在实施例中，钛源不包括海绵钛，以减少cl、k和na杂质，并且要进行钛原料的二次或三次熔化以达到必要的纯度水平。为了防止污染，可以使用适当的方法熔化v-4cr-4ti，如激光束熔化、真空电弧熔化或冷阴极感应熔化。然后将铸锭均匀化，以将cr和ti的局部不均匀性降低至<+/-0.3wt.％。然后将随后的铸锭封装在不锈钢中，并在1100-1300℃的温度下挤压或热加工，随后在300-900℃的温度下温轧至对于双金属包层管制造所需的最终坯料尺寸。热加工过程中的一个或更多个中间退火可以在真空炉中在800-1200℃下进行长达三小时。一个或更多个类似的退火可以作为任何冷加工过程的一部分来执行。冷加工过程中的退火可包括900-1000℃的一系列退火(例如，在950±10℃处)以软化钒，接下来是一个或更多个700-780℃的退火以将ht9从马氏体转换为铁素体。双金属包层管产品的最终热处理在1075±10℃下进行20分钟，以冷却至室温的空气和快的冷却速度接下来在650-700℃下进行1-3小时。

钢层504可以是如以上参照图1-4所描述的任何合适的钢。例如，在一个实施例中，钢是改性的ht9钢，其具有：9.0-12.0wt.％的cr；0.001-2.5wt.％的w；0.001-2.0wt.％的mo；0.001-0.5wt.％的si；高达0.5wt.％的ti；高达0.5wt.％的zr；高达0.5wt.％的v；高达0.5wt.％的nb；高达0.3wt.％的ta；高达0.1wt.％的n；高达0.3wt.％的c；和高达0.01wt.％的b；其余为fe和其它元素，其中钢包括不大于0.15wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.35wt.％。在其他实施例中，钢可以具有从0.1到0.3wt.％的较窄范围的si。钢层104的钢可以包括ti、zr、v、nb、ta或b的碳化物沉淀物、ti、zr、v、nb或ta的氮化物沉淀物、和/或ti、zr、v、nb或ta的碳氮化物沉淀物中的一种或多种。

如以上所提到的，钒合金层502是包层的主要结构化元件。也就是说，钒合金层502是提供保持燃料元件形状并防止包层失效和核材料释放的固体结构的大部分的层。钢层504可以仅仅是钒合金层502的外表面上的钢涂层。在这些实施例中，钒合金层至少是钢层504的两倍厚。也就是说，钢层504可以小至钒合金层502厚度的0.001％，大至钒合金层502厚度的50％。各种实施例中，钢层厚度可以是钒合金层502厚度的0.01％、0.1％或1％，以及直到钒合金层502厚度的5％、10％、15％、20％或25％。

图6示出了图5的包层的管状实施例。在所示实施例中，壁元件600是具有内部表面和外部表面的管的形式，第一层602的钒合金形成管的内部表面，第二层604的钢形成管的外部表面。燃料储存区域在管的中心区域。因此，在钢层604与燃料分离的同时，保护管内的燃料免受反应性外部环境的影响。同样，一般术语壁元件在本文中用于确认管、器皿或其他形状的容器可以具有如图5所示的包层500的多个不同壁或壁的多个部分。

图7示出了图5的壁元件，但是这次具有与钒层702接触的核材料710，包括但不限于核燃料。钢层704同样可以是从薄涂层直到钒合金结构化层702厚度的50％的任何厚度。

同样，图8示出了图6的包层的管状实施例，但是这次在管800的中空中心中具有核材料810，包括但不限于核燃料。钢层804同样可以是从薄涂层直到钒层802厚度的50％的任何厚度，然而，主要结构化元件是钒合金层802。

在替代实施例中，图5-8所示的包层可以在钒合金结构化层和钢层之间设置第三中间层，以进一步减少钢和钒合金之间的相互作用。以下参照图9-12描述合适的中间层的实施例。

三层钢钒包层

除了双金属包层实施例之外，上述包层的三金属版本也是有用的。三金属包层实施例包括在上述钢和钒层之间提供中间层，以减少钢和钒层之间的相互作用。这些实施例包括在其中钢层是结构化层的包层和在其中钒层是钒合金并用作结构化层的包层。在任一实施例中，中间层充当屏障以防止钢和钒之间的相互作用。在钢层是包层的结构化元件的实施例中，本文所述的任何钒材料都适用于钒层。在图9-12中，具体示出了三金属包层实施例，其具有带结构化钢层的中间层，然而，说明书讨论了多个三金属包层实施例。

图9示出了具有三层构造的另一实施例包层或壁元件的线性截面的剖视图。如同上面讨论的包层实施例，第一层902中使用的钒材料被再次选择为减少fcci对第一层902和燃料元件中使用的燃料的性质的影响。外层904是钢，也如上所述。

在所示的包层900中，中(middle)层或中间(intermediate)层906充当钢层904和钒层902之间的内衬。在所示实施例中，钢层904是燃料包层900的主要结构化部件。在这个实施例中，钢层904是最厚的层，以便针对包层900提供结构化支撑。钢层904可以是包层900总厚度的50％或更多。例如，钢层904的实施例的范围从包层900总厚度的50％、60％、70％、75％、80％、90％、95％、99％或甚至99.9％的下限变化。上限被限制在小于100％的某个量，其中中层和钒层足以提供免受fcci影响的某种保护。例如，包层900总厚度的75％、80％、90％、95％、99％、99.9％或甚至99.999％的上限是预期的。其余的厚度由另外两层组成。因此，在宽泛的实施例中，包层可以被认为是面向冷却剂的厚钢层、薄燃料侧钒合金或碳掺杂钒层、以及两者之间的薄保护层，其中“薄”意味着不超过包层总厚度的10％。例如，具体而言，在一个实施例中，包层900的钢层904至少是总包层厚度的99％，其中中层906和钒合金层902中的每一个都是总包层厚度的0.0001％至0.9％。

第一层902中使用的材料可以是上面参照图1-4描述的任何钒材料或参照图5-8描述的钒合金。

同样，用于外部钢层906的材料可以是上面参照图1-8描述的任何钢。例如，在一个实施例中，钢是上面定义的改性的ht9钢。

中层906由与钒层902的化学相互作用小于钢层904中的钢与钒合金层902的化学相互作用的材料制成。这样，中层906充当燃料侧钒层902和外部钢层904之间的保护屏障。

在实施例中，中层906的材料选自镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金。在镍的实施例中，材料基本上是纯的，即至少99.9wt.％的ni；其余为其它元素，其中材料包含不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过材料的0.025、0.01或0.005wt.％。在镍合金实施例中，材料为至少90.0wt.％的ni；其余为其它元素，其中材料包括不大于5.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过10.0wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过镍合金的2.5、1或0.5wt.％。

在铬的实施例中，材料基本上是纯的，即至少99.9wt.％的cr；其余为其它元素，其中材料包含不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过材料的0.025、0.01或0.005wt.％。在铬合金实施例中，材料为至少90.0wt.％的cr；其余为其它元素，其中材料包括不大于5.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过10.0wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过铬合金的5、2.5、1或0.5wt.％。

在锆的实施例中，材料基本上是纯的，即至少99.9wt.％的zr；其余为其它元素，其中材料包含不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过材料的0.025、0.01或0.005wt.％。在锆合金实施例中，材料为至少90.0wt.％的zr；其余为其它元素，其中材料包括不大于5.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过10.0wt.％。在更纯的实施例中，这些其它元素的总量不超过锆合金的5、2.5、1或0.5wt.％。

在所示的实施例中，钢层是用于包层的结构化支撑，其厚度如上参照图1-4所述，中层906和钒层902是包层的较薄层。在未示出的实施例中，钒层902是较厚的结构化层，具有参照图5-8描述的厚度，中层906和钢层904是包层的较薄层。然而，与图1-8一样，钢层904是外层，钒层902是内层。

图10示出了图9的包层的管状实施例。在所示实施例中，壁元件1000是具有内部表面和外部表面的管的形式，第一层1002的钒合金形成管的内部表面，第二层1004的钢形成管的外部表面，第一层和第二层被中层1006分离。燃料储存区域在管的中心区域。因此，在钢层1004与燃料分离的同时，保护管内的燃料免受反应性外部环境的影响。同样，一般术语壁元件在本文中用于确认管、器皿或其他形状的容器可以具有如图9所示的包层900的多个不同壁或壁的多个部分。

图11示出了图9的壁元件，但是这次是壁元件1100的钒层1102接触核材料1110，包括但不限于核燃料。钒层1102通过中层1106与钢层1104分离。

同样，图12示出了图9的包层的管状实施例，但是这次在管1200的中空中心具有核材料1210，包括但不限于核燃料。同样，钒层1202通过中层1206与钢层1204分离。

三层钢-钒包层具有以下优点：(a)具有钢外层以保护燃料元件不暴露于反应性冷却剂环境；以及(b)由于燃料侧钒合金层而降低的fcci。主结构化元件可以是钢层或钒层。

图13示出了制造两层或三层壁元件的方法，该壁元件用于将核材料与外部环境分离，如以上描述的那些环境。方法1300包括在第一层制造操作1302中制造第一层，第一层至少包括钢层。然后，在层连接操作1304中，第一层连接到包括至少一层钒合金的第二层。

在层连接操作1304的实施例中，在将第二层连接到第一层之前制造钒层。在层连接操作1304的替代实施例中，通过将第二层沉积到第一层上来创建第二层。

在层连接操作1304的实施例中，第二层仅由钒合金层组成，并且包括将钢层直接连接到钒合金层。

在第一层构造操作1302的实施例中，制造第一层包括制造由连接到第三层的钢层组成的第一层，第三层由镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金制造，并且层连接操作1304包括将第一层连接到第二层，使得第三层在钢层和钒合金层之间。

在替代实施例中，其中第二层由连接到第三层的钒合金层组成，该第三层是镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金的第三层，层连接操作1304包括将第一层连接到第二层，使得第三层在钢层和钒合金层之间。

燃料元件和燃料组件

图14a提供了利用一个或更多个上述包层的核燃料组件10的部分图示。如所示，燃料组件10包括保持在安全壳结构16内的多个单独的燃料元件(或“燃料棒”或“燃料细棒”)11。图14b提供了根据一个实施例的燃料元件11的部分图示。如该实施例所示，燃料元件包括包层13、燃料14，以及在一些情况下的至少一个间隙15。尽管图示为单个元件，但是包层13完全或至少部分由上述两层或三层包层组成。

燃料被密封在由外部包层13产生的空腔内。在一些情况下，多种燃料材料可以如图14b所示轴向堆叠，但是不一定要如此。例如，燃料元件可以仅包含一种燃料材料。在一个实施例中，间隙15可以存在于燃料材料和包层之间，尽管间隙不一定要存在。在一个实施例中，间隙填充有加压大气，例如加压氦大气。

在一个实施例中，单个燃料元件11可以具有从大约0.8mm直径到大约1.6mm直径的细线12，其螺旋地围绕包层管的圆周边缠绕，以提供冷却剂空间以及燃料组件10的壳体(也用作冷却剂导管)内各燃料元件11的机械分离。在一个实施例中，包层13和/或线缠绕部12可以由铁素体-马氏体钢制成，因为其具有如大量经验数据所指示的辐射性能。

燃料元件可以具有任何几何形状，无论是外部的还是内部燃料储存区域的。例如，在上面示出的一些实施例中，燃料元件是圆柱形的，并且可以采取圆柱形杆的形式。此外，用于燃料元件的一些棱柱形几何形状可能特别有效。例如，燃料元件可以是直角棱柱、斜棱柱或截顶棱柱，其基座具有三个或更多个侧面和任何多边形形状。六角棱柱、矩形棱柱、方形棱柱和三角形棱柱都是用于包装燃料组件的潜在有效形状。

燃料元件和燃料组件可以是发电反应堆的一部分，该反应堆是核电站的一部分。核反应生成的热量用于加热与燃料元件外部接触的冷却剂。然后，这些热量被移除，并用于驱动涡轮机或其他装置，以便从移除的热量中有益地获取功率。

示例

图15a和15b是三金属包层的显微照片，该包层具有ni中间层，其在一侧电镀到掺杂碳的钒的第一层，在另一侧到第二层ht9钢。图15b是图15a中虚线框内所示的三金属包层的面积的放大图。在包层中，钒掺杂有0.2wt.％的c。

图15c示出了用于图15a和图15b的三金属包层的化学组成图。在图15c中，示出了穿过中层周围区域的cr、fe、v、ni、c和mo的量和分布。这一分析表明，至少有一些钒扩散到中层，但很少或没有钒进入ht9层。

尽管有所附权利要求，本公开也由以下条款限定：

1.一种壁元件，由以下项组成：

由钢制成的第一层；

第二层，其具有至少90％的钒；以及

第三层，其在所述第一层和所述第二层之间，具有镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金。

2.根据条款1所述的壁元件，其中，所述第二层的厚度是所述第一层的厚度的0.1％至50％，所述第三层的厚度是所述第一层的厚度的0.1％至50％。

3.根据条款1所述的壁元件，其中，所述第二层的厚度是所述第一层的厚度的1％至5％，所述第三层的厚度是所述第一层的厚度的1％至5％。

4.根据条款1-3所述的壁元件，其中，所述第二层选自钒合金v-20ti、v-10cr-5ti、v-15cr-5ti、v-4cr-4ti、v-4cr-4tinifsheats1&2、v-4cr-4tiusheats832665&8923864和v-4cr-4tiheatcea-j57。

5.根据条款4所述的壁元件，其中，所述第二层是v-4cr-4ti。

6.根据条款4所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

3.0-5.0wt.％的cr；

3.0-5.0wt.％的ti；以及

不超过0.02wt.％的c；

其余为v和其它元素，其中所述钒合金包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。

7.根据条款5所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

3.5-4.5wt.％的cr；

3.5-4.5wt.％的ti；

0.04-0.1wt.％的si；

高达0.02wt.％的o；

高达0.02wt.％的n；

高达0.02wt.％的c；

高达0.02wt.％的al；

高达0.02wt.％的fe；

高达0.001wt.％的cu；

高达0.001wt.％的mo；

高达0.001wt.％的nb；

高达0.001wt.％的p；

高达0.001wt.％的s；以及

不超过0.0002wt.％的cl；

其余为v和其它元素，其中所述钒合金包括不大于0.001wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.01wt.％。

8.根据条款1-4所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

0.001-0.5wt.％的c；

其余为v和其它元素，其中所述第二层包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。

9.根据条款8所述的壁元件，其中，所述第二层除了v之外还包括0.1至0.3wt.％的c。

10.根据条款1-9中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层的钢选自回火马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、氧化物弥散强化钢、t91钢、t92钢、ht9钢、316钢和304钢。

11.根据条款1-10中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层的钢由以下项组成：

9.0-12.0wt.％的cr；

0.001-2.5wt.％的w；

0.001-2.0wt.％的mo；

0.001-0.5wt.％的si；

高达0.5wt.％的ti；

高达0.5wt.％的zr；

高达0.5wt.％的v；

高达0.5wt.％的nb；

高达0.3wt.％的ta；

高达0.1wt.％的n；

高达0.3wt.％的c；

高达0.01wt.％的b；

其余为fe和其它元素，其中所述钢包括不大于0.15wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.35wt.％。

12.根据条款1-11中任一项所述的壁元件，其中，所述钢包括ti、zr、v、nb、ta或b的碳化物沉淀物、ti、zr、v、nb或ta的氮化物沉淀物、和/或ti、zr、v、nb或ta的碳氮化物沉淀物中的一种或更多种。

13.根据条款5-7中任一项所述的壁元件，其中，所述钒合金包括cr、ti和/或其它元素的一种或更多种碳化物沉淀物。

14.根据条款1-13中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层是所述壁元件总厚度的至少99％，并且其中所述第三层和第二层中的每一层是所述第一层的厚度的0.0001％至0.5％。

15.根据条款1-14中任一项所述的壁元件，其中，所述壁元件是具有内部表面和外部表面的管的形式，所述第一层形成所述管的所述内部表面，所述第二层形成所述管的所述外部表面。

16.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少99.9wt.％的ni；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。

17.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少90.0wt.％的ni；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于1.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过5.0wt.％。

18.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少99.9wt.％的cr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。

19.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少90.0wt.％的cr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于1.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过5.0wt.％。

20.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少99.9wt.％的zr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。

21.根据条款1-15中任一项所述的壁元件，其中，所述第三层由以下项组成：

至少90.0wt.％的zr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于1.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过5.0wt.％。

22.一种至少部分地由条款1-21中任一项所述的壁元件制成的容器。

23.一种用于保持核燃料的容器，包括：

至少一个壁元件，其将燃料储存体积与外部环境分离；

所述壁元件具有通过第三层与第二层分离的第一层，所述第二层具有至少90％的钒，所述第一层由钢制成，所述第三层在所述第一层和所述第二层之间；

壁的所述第一层接触外部环境，并且所述第二层接触所述燃料储存体积；以及

其中，所述第三层由镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金组成。

24.根据条款23所述的容器，其中，所述容器具有由一个或更多个连续连接的壁元件限定的形状，以形成器皿。

25.根据条款23所述的容器，其中，所述容器被成形为圆柱形管，至少一个壁元件形成所述管的圆柱形壁，并且所述燃料储存区域是所述管的内部。

26.根据条款23-25中任一项所述的容器，其中，所述容器包括底壁和一个或更多个侧壁，并且至少一个壁元件形成所述容器的底壁或侧壁。

27.一种物品，包括：

一定量的核材料；

壁元件，其设置在所述核燃料的外部并将所述核材料中的至少一些与外部环境分离，所述壁元件由以下项组成：

由钢制成的第一层，其与外部环境接触；以及

具有至少90％的钒的第二层，其与核材料接触；以及

在所述第一层和所述第二层之间的第三层，镍的第一层抑制碳从钢转移到钒合金中；

其中，所述第三层由镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金组成。

28.根据条款27所述的物品，其中，所述核材料包括u、th、am、np和pu中的至少一种。

29.根据条款27或28所述的物品，其中，所述核材料包括选自nb、mo、ta、w、re、zr、v、ti、cr、ru、rh、os、ir、nd和hf的至少一种耐火材料。

30.根据条款27-29中任一项所述的物品，其中，所述第一层包括钢，基本上所有钢都具有选自回火马氏体相、铁素体相和奥氏体相的至少一种相。

31.根据条款27-30中任一项所述的物品，其中，所述包层包括选自马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、氧化物弥散钢、t91钢、t92钢、ht9钢、346钢和304钢的至少一种钢。

32.根据条款27-31中任一项所述的物品，其中，所述核燃料和所述壁元件机械地结合。

33.根据条款27-32中任一项所述的物品，其中，所述外部环境包括熔融钠，并且所述由钢制成的第一层防止钠与所述第二层中的钒的接触。

34.根据条款27-33中任一项所述的物品，其中，所述第一层和所述第二层机械地结合到所述第三层的相对侧。

35.根据条款27-34中任一项所述的物品，其中，所述核材料包括至少90wt.％的u。

36.根据条款27-35中任一项所述的物品，其中，所述核材料是核燃料，并且所述物品是核燃料元件。

37.根据条款27-36中任一项所述的物品，其中，所述第三层由以下项组成：

至少99.9wt.％的ni；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。

38.根据条款27-36中任一项所述的物品，其中，所述第三层由以下项组成：

至少90.0wt.％的ni；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于5.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过10.0wt.％。

39.根据条款27-36中任一项所述的物品，其中，所述第三层由以下项组成：

至少99.9wt.％的cr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于0.05wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.1wt.％。

40.根据条款27-36中任一项所述的物品，其中，所述第三层由以下项组成：

至少90.0wt.％的cr；

其余为其它元素，其中所述材料包括不大于5.0wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过10.0wt.％。

41.根据条款27-36中任一项所述的物品，其中，所述第二层由以下项组成：

0.001-0.5wt.％的c；

其余为v和其它元素，其中所述第二层包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。

42.一种壁元件，包括：

由钢制成的第一层；

在所述第一层上的第二层，其具有掺杂有至少0.001wt.％的碳的钒，所述第二层除了v和c之外具有不超过0.5wt.％的其它元素。

43.根据条款42所述的壁元件，包括：

在所述第一层和所述第二层之间的第三层，所述第三层由镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金制成。

44.根据条款42或43所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

0.001-0.5wt.％的c；

其余为v和其它元素，其中所述第二层的掺杂钒包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。

45.根据条款42-44中任一项所述的壁元件，其中，掺杂的钒的所述第二层包括0.1至0.3wt.％的c。

46.根据条款42-45中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层的钢选自回火马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、氧化物弥散强化钢、t91钢、t92钢、ht9钢、316钢和304钢。

47.根据条款42-46中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层的钢由以下项组成：

9.0-12.0wt.％的cr；

0.001-2.5wt.％的w；

0.001-2.0wt.％的mo；

0.001-0.5wt.％的si；

高达0.5wt.％的ti；

高达0.5wt.％的zr；

高达0.5wt.％的v；

高达0.5wt.％的nb；

高达0.3wt.％的ta；

高达0.1wt.％的n；

高达0.3wt.％的c；

高达0.01wt.％的b；

其余为fe和其它元素，其中所述钢包括不大于0.15wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.35wt.％。

48.根据条款42-47中任一项所述的壁元件，其中，所述钢包括ti、zr、v、nb、ta或b的碳化物沉淀物、ti、zr、v、nb或ta的氮化物沉淀物、和/或ti、zr、v、nb或ta的碳氮化物沉淀物中的一种或更多种，和/或其中所述钒合金包括cr、ti和/或其它元素的一种或更多种碳化物沉淀物。

49.根据条款42所述的壁元件，其中，所述第二层的厚度是所述第一层的厚度的0.1％至50％。

50.根据条款42-49中任一项所述的壁元件，其中，所述第二层的厚度是所述第一层的厚度的1％至5％。

51.根据条款42-50中任一项所述的壁元件，其中，所述壁元件是具有内部表面和外部表面的管的形式，所述第一层形成所述管的所述内部表面，所述第二层形成所述管的所述外部表面。

52.根据条款51所述的壁元件，还包括：

所述管内一定量的核材料。

53.根据条款52所述的物品，其中，所述核材料包括选自u、th、am、np和pu的一种或更多种元素。

54.根据条款52或53所述的物品，其中，所述核材料包括选自nb、mo、ta、w、re、zr、v、ti、cr、ru、rh、os、ir、nd和hf的至少一种耐火材料。

55.一种用于保持核燃料的容器，包括：

至少一个壁元件，其将燃料储存区域与外部环境分离；

所述壁元件具有附接到第二层的第一层，所述第一层由钢制成，所述第二层具有掺杂有至少0.001wt.％的碳的钒且具有不大于0.5wt.％的其它元素。

所述壁的第一层接触外部环境，并且所述第二层接触所述燃料储存区域。

56.根据条款55所述的容器，其中，所述容器具有由一个或更多个连续连接的壁元件限定的形状，以形成器皿。

57.根据条款55或56所述的容器，其中，所述容器被成形为圆柱形管，至少一个壁元件形成所述管的圆柱形壁，并且所述燃料储存区域是所述管的内部。

58.根据条款55-57中任一项所述的容器，其中，所述容器包括底壁和一个或更多个侧壁，并且至少一个壁元件形成所述容器的底壁。

59.根据条款55-58中任一项所述的容器，其中，所述容器包括底壁和一个或更多个侧壁，并且至少一个壁元件形成所述容器的一个或更多个侧壁中的至少一个。

60.一种壁元件，由以下项组成：

由钢制成的第一层；

在由钢制成的第一层上的由钒合金制成的第二层，其中所述由钢制成的第一层是所述第二层的厚度的0.1％至50％。

61.根据条款60所述的壁元件，包括：

在所述第一层和所述第二层之间的第三层，所述第三层由镍、镍合金、铬、铬合金、锆或锆合金制成。

62.根据条款60或61所述的壁元件，其中，所述第二层选自钒合金v-20ti、v-10cr-5ti、v-15cr-5ti、v-4cr-4ti、v-4cr-4tinifsheats1&2、v-4cr-4tiusheats832665&8923864和v-4cr-4tiheatcea-j57。

63.根据条款62所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

3.0-5.0wt.％的cr；

3.0-5.0wt.％的ti；以及

不超过0.02wt.％的c；

其余为v和其它元素，其中所述钒合金包括不大于0.1wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.5wt.％。

64.根据条款62所述的壁元件，其中，所述第二层由以下项组成：

3.5-4.5wt.％的cr；

3.5-4.5wt.％的ti；

0.04-0.1wt.％的si；

高达0.02wt.％的o；

高达0.02wt.％的n；

高达0.02wt.％的c；

高达0.02wt.％的al；

高达0.02wt.％的fe；

高达0.001wt.％的cu；

高达0.001wt.％的mo；

高达0.001wt.％的nb；

高达0.001wt.％的p；

高达0.001wt.％的s；以及

不超过0.0002wt.％的cl；

其余为v和其它元素，其中所述钒合金包括不大于0.001wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.01wt.％。

65.根据条款60-64中任一项所述的壁元件，其中，所述第一层的钢选自回火马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、氧化物弥散强化钢、t91钢、t92钢、ht9钢、316钢和304钢。

66.根据条款60-64所述的壁元件，其中，所述第一层的钢由以下项组成：

9.0-12.0wt.％的cr；

0.001-2.5wt.％的w；

0.001-2.0wt.％的mo；

0.001-0.5wt.％的si；

高达0.5wt.％的ti；

高达0.5wt.％的zr；

高达0.5wt.％的v；

高达0.5wt.％的nb；

高达0.3wt.％的ta；

高达0.1wt.％的n；

高达0.3wt.％的c；

高达0.01wt.％的b；

其余为fe和其它元素，其中所述钢包括不大于0.15wt.％的这些其它元素中的每一种，并且其中这些其它元素的总量不超过0.35wt.％。

67.根据条款60-66中任一项所述的壁元件，其中，所述钢包括ti、zr、v、nb、ta或b的碳化物沉淀物、ti、zr、v、nb或ta的氮化物沉淀物、和/或ti、zr、v、nb或ta的碳氮化物沉淀物中的一种或更多种，和/或其中所述钒合金包括cr、ti和/或其它元素的一种或更多种碳化物沉淀物。

68.根据任一前述条款所述的壁元件，其中，所述第一层的厚度是所述第二层的厚度的1％至5％。

69.根据任一前述条款所述的壁元件，其中，所述壁元件是具有内部表面和外部表面的管的形式，所述第一层形成所述管的所述内部表面，所述第二层形成所述管的所述外部表面。

70.一种用于保持核燃料的容器，包括：

至少一个壁元件，其将燃料储存区域与外部环境分离；

所述壁元件具有附着到由钒合金制成的第二层的由钢制成的第一层，其中所述由钢制成的第一层是所述第二层的厚度的0.1％至50％；

所述壁的所述第一层接触外部环境，并且所述第二层接触所述燃料储存区域。

71.根据条款70所述的容器，其中，所述容器具有由一个或更多个连续连接的壁元件限定的形状，以形成器皿。

72.根据条款70或71所述的容器，其中，所述容器被成形为圆柱形管，至少一个壁元件形成所述管的圆柱形壁，并且所述燃料储存区域是所述管的内部。

73.根据条款70-72中任一项所述的容器，其中，所述容器包括底壁和一个或更多个侧壁，并且至少一个壁元件形成所述容器的底壁。

74.根据条款70-73中任一项所述的容器，其中，所述容器包括底壁和一个或更多个侧壁，并且至少一个壁元件形成所述容器的一个或更多个侧壁中的至少一个。

75.一种物品，包括：

一定量的核材料；

壁元件，其设置在所述核燃料的外部并将所述核材料中的至少一些与外部环境分离，所述壁元件由以下项组成：

由钢制成的第一层；以及

在所述第一层和所述核材料之间的由钒合金制成的第二层，其中所述由钢制成的第一层是所述第二层的厚度的0.1％至50％，并且所述由钢制成的第一层将所述第二层与外部环境分离。

76.根据条款75所述的物品，其中，所述核材料包括u、th、am、np和pu中的至少一种。

77.根据条款75或76所述的物品，其中，所述第一层包括选自马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、氧化物弥散钢、t91钢、t92钢、ht9钢、316钢和304钢的至少一种钢。

78.根据条款75-77中任一项所述的物品，其中，所述核燃料和所述壁元件机械地结合。

79.根据条款75-78中任一项所述的物品，其中，所述外部环境包括熔融钠，并且所述由钢制成的第一层防止钠与所述第二层中的钒合金的接触。

80.根据条款75-79中任一项所述的物品，其中，所述第一层和所述第二层机械地结合。

81.根据条款75-80中任一项所述的物品，其中，所述核材料包括至少90wt.％的u。

82.根据条款75-81中任一项所述的物品，其中，所述核材料是核燃料，并且所述物品是核燃料元件。

83.一种包括条款27-41和75-82中任一项所述的物品的发电反应堆。

84.一种制造用于将核材料与外部环境分离的壁元件的方法，所述方法包括：

制造第一层，所述第一层至少包括钢层；以及

将所述第一层连接到第二层，所述第二层至少包括钒合金层。

85.根据条款84所述的方法，还包括：

在将第二层连接到所述第一层之前制造所述第二层。

86.根据条款84或85所述的方法，其中，连接还包括：

将所述钢层连接到所述钒合金层。

87.根据条款84-86中任一项所述的方法，其中，制造所述第一层包括制造由连接到铬层的钢层组成的第一层，并且连接包括将所述第一层连接到所述第二层，使得所述铬层在所述钢层和所述钒合金层之间。

88.根据条款84-87中任一项所述的方法，其中，所述第二层由连接到所述铬层的钒合金层组成，并且连接包括所述第一层到所述第二层，使得所述铬层在所述钢层和所述钒合金层之间。

尽管阐述技术的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是尽可能精确地报告具体示例中阐述的数值。然而，任何数值固有地包含一定的误差，这些误差必然是由它们各自测试测量中发现的标准偏差引起的。

将清楚的是，本文描述的系统和方法很好地适于实现所提及的目的和优点以及其中固有的目的和优点。本领域技术人员将认识到，本说明书中的方法和系统可以以许多方式实现，并且因此不应受前述示例性实施例和示例的限制。在这点上，可以将本文描述的不同实施例的任何数量的特征组合成一个单个实施例，并且具有少于或者多于本文描述的所有特征的可选择的实施例是可能的。

虽然为了本公开内容的目的已经描述了多个实施例，但可以进行多种改变和修改，这些改变和修改完全在本公开考虑的范围内。可以进行许多其他修改，所述其他修改将容易地由本领域技术人员想到它们，并且其被涵盖在本公开内容的精神中。