| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 가을 (11/06 ~ 11/08, 제주롯데호텔) |
| 권호 | 19권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 불연속처리 - 공기분위기 소결 후 수소 환원-에 의한 다공성 UO2 소결펠렛 제조 |
| 초록 | 경수로에서 태우고 난 핵연료(사용후핵연료)를 고속로에서 재활용하려면 시작물질은 금속 또는 산화물 형태로 사용된다. 금속연료로 재활용하려면 산화물에서 금속으로 환원시켜야 한다. 금속으로 환원의 효율성을 높이기 위해서는 전해물질의 침입이 용이해야 하고, 또한 전해환원 후에도 그 골격이 유지되어야 하므로 전해환원 공정에서의 시작물질은 강도가 있는 다공성 소결펠렛이 바람직하다. 다공성 소결펠렛의 제조공정은 분말야금 공정 - 분말 전처리, 성형 및 소결 -과 유사하며, 시작물질은 사용후핵연료인 UO2 소결펠렛을 약 400~500 oC에서 산화시킨 U3O8 분말이다. UO2 분말로 성형 및 소결(소결온도 ; 약 1700 oC)할 때는 95%T.D. 이상의 고밀도의 UO2 소결펠렛이나 U3O8 분말로 성형 및 소결 그리고 환원처리 할 때는 최대 80%T.D. 정도의 다공성 UO2 소결펠렛이 된다. 다공성 소결펠렛을 제조하는 방법으로는 분위기 소결 및 환원을 연속적으로 수행하는 연속식과 분위기 소결 및 환원을 각각 독립적으로 수행하는 불연속식이 있다. 분위기로는 공기 또는 이산화 탄소와 같은 산화성 분위기, 불활성 분위기(알곤) 그리고 질소 분위기 등이 있다. 이러한 방식은 핵연료의 취급시설이나 장비의 복잡성과 상호 연결된다. 여기에서는 사용후핵연료 대신 조사되지 않은(unirradiated) UO2 소결펠렛을 산화시킨 U3O8 분말을 이용하여 성형하였으며, 제조된 U3O8 성형체를 공기 분위기에서 약 1000~1400 oC에서 일정시간 소결시킨 후 실온으로 냉각시켰다. 이렇게 소결된 UO2+x 소결체를 UO2 소결펠렛으로 만들기 위해 수소 분위기, 1000 oC에서 2시간 환원처리하는 소결 및 환원처리를 불연속적으로 처리하는 방법으로 수행하였다. 성형압력 및 소결온도를 변화시켜 이에 따른 소결펠렛의 특성을 분석하였다. |
| 저자 | 나상호1, 박세환1, 송대용1, 서희1, 한보영1, 신희성1, 김호동1, 유명준2 |
| 소속 | 1한국원자력(연), 2한전원자력연료(주) |
| 키워드 | 사용후핵연료; 전해환원; 다공성 UO2 소결펠렛; 소결분위기; 공기 분위기; 환원처리 |
