| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2013년 봄 (05/23 ~ 05/24, 여수 엠블호텔(THE MVL)) |
| 권호 |
19권 1호 |
| 발표분야 |
C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 |
열역학적 계산과 측정을 통한 UO2-BN 핵연료 소결체 내 보론의 열적 안정성 분석 |
| 초록 |
UO2와 중성자 흡수물질이 혼합된 일체형 가연성 중성자 흡수 소결체는 원자로의 반응도를 제어하는 중요한 역활을 하며, UO2-Gd2O3 소결체가 대부분의 상용로에서 사용되고 있다. Gd는 희토류 원소로 국내 자급률이 9%에 불과하여 수요의 대부분을 해외에 의존하고 있는 실정인데, 희토류 원소의 자원 무기화로 수급 불안정이 발생하면 원자력 발전소의 가동에 큰 타격을 받게 된다. 따라서 핵연료에 사용되는 희토류 원소를 수급이 용이한 비희토류 원소로 대체하는 기술 개발이 필요하다. 중성자 흡수 희토류 원소를 대체할 수 있는 원소로는 보론 (Boron)이 가장 유력하며, 고연소도 장주기 운전을 위해서는 상용 희토류 중성자 흡수 소결체와 같이 보론이 UO2 소결체 내에 균질 분산된 일체형 소결체 개발이 요구된다. 그러나 보론 화합물과 UO2 내의 잉여 산소와의 고온 화학 반응에 의한 보론의 휘발은 비희토류 일체형 소결체 개발의 주요기술 장벽으로 선진국에서도 아직 해결하고 있지 못한 기술이다. 보론의 휘발을 최소화하는 상용 환원 소결공정 기반의 보론 함유 UO2 소결체 기술개발을 위해서는 소결과 연소조건에서 UO2 소결체 내에 균질 분산되어 있는 보론의 열적 안정성을 평가하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 UO2 내에 BN이 균질 분산된 성형체의 소결온도와 분위기 조건에서 보론의 상태를 열역학적으로 계산하고, 또한 UO2-BN 성형체의 소결동안 무게변화와 최종 소결체 내 잔류 보론 함량을 측정하였다. 이러한 열역학적 계산과 측정을 통하여 UO2-BN 핵연료 소결체 내 보론의 열적 안정성을 분석하였다. |
| 저자 |
김건식, 이영우, 김동주, 오장수, 김종헌, 양재호
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| 소속 |
한국원자력(연) |
| 키워드 |
핵연료; UO2 소결체; UO2-BN 소결체; 보론 균질분산; 열적안정성; 중성자 흡수
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