| 초록 |
경수로 핵연료는 UO2 소결체외에도 중성자를 조절하기 위하여 가돌리늄(Gd) 또는 보론(B) 같이 중성자 흡수력이 매우 큰 가연성 흡수물질을 포함하는 중성자 흡수 소결체가 사용되고 있다. 가돌리니아 소결체는 UO2 분말에 Gd2O3 분말을 균질 혼합하여 성형, 소결하는 방법으로 제조하고 있으나, 보론 소결체는 가돌리니아 소결체에 비해 보론 화합물을 균질 분산하여 제조하는데 어려움이 있어 현재에는 UO2 소결체 표면에 ZrB2를 코팅하는 방법으로 제조하고 있다. 이것은 첨가된 보론 화합물이 Gd2O3와는 달리 비교적 낮은 온도에서 반응하여 휘발하기 때문에 고밀도와 큰결정립을 만족하는 동시에 적절한 보론 함량을 갖는 소결체를 제조하는데 한계가 있다. 최근에는 보론 소결체도 가돌리니아 소결체와 마찬가지로 UO2 분말에 보론 화합물을 균질 혼합하여 성형, 소결하는 방법으로 제조하려는 연구가 진행되고 있다. 보론 함유 UO2 소결체 제조에는 BN, TiB2, B4C, SiB4, ZrB2, HfB2 등 다양한 보론 화합물을 사용할 수 있으나 이들 보론 화합물은 UO2 성형체내에서 균질 분산되어 소결 동안에 열적안정성 차이에 의해 소결체의 치밀화, 결정립 성장 및 잔류 보론양에 큰 연향을 미친다. 이러한 한계점을 극복하기 위한 방안으로 소결촉진제를 이용하여 낮은 온도에서 치밀화 및 결정립성장을 유도하는 것이 중요하다, 본 논문은 이성분계 첨가제 SiO2-TiO2 사용하여 다양한 보론 화합물이 함유된 UO2 성형체의 소결거동(치밀화, 결정립 성장, 잔류보론)에 미치는 영향을 조사하고 이 결과를 바탕으로 우수한 품질을 갖는 보론 함유 UO2 소결체 제조방법을 제시하였다. |
