| 초록 |
현재 원자력발전을 위한 중수로용 및 경수로용 핵연료는 분말을 성형 처리하여 펠렛 형태의 핵연료를 제조하여 사용하지만 고온가스로의 핵연료는 유사 sol-gel 방법인 외부겔화법을 이용한다. 습식방법의 장점은 핵연료 제조과정 중 방사성 핵물질의 비산을 억제하고, 균일한 화학적 조성, 원격에 의한 운영이 가능하기 때문에 다소 공정이 복잡하지만 구형의 UO2 kernel을 제조하는데 이용되고 있다. 첨가제가 들어있는 우라늄 broth 용액을 겔화공정을 통하여 중간화합물인 ADU (ammonium diuranate) 미세구로 제조하고 하소공정과 소결공정의 열처리에서 불순물들을 분해시켜 제거하고 화학적조성이 정비를 이루는 UO2 kernel을 얻게 된다. 본 연구는 이 열처리과정에서 일어나는 열분해의 특성과 환원•소결과정에서 일어나는 상변화 및 미세구조를 고찰하기 위하여 6M 우라늄용액을 사용하여 2000㎛의 겔상태 미세구를 만들고 숙성과 건조과정을 거쳐서 1000㎛의 ADU 미세구로 제조하였다. 제조된 미세구의 열특성을 고찰하기 위하여 TG-DTA와 XRD를 이용하여 분석을 하였다. ADU의 열처리 과정 중 공기분위기의 하소공정에서는 UO3 상이 500℃에서 생성되고, 600℃에 이르면 U3O8과 UO3 상이 함께 생성되는 것으로 나타났다. 이어서 1600℃로 소결하면 정수비를 갖는 UO2 상으로 환원 및 소결이 이루어지는 것으로 확인되었다. 아르곤분위기의 하소공정에서는 공기분위기보다 환원과정이 빠르게 나타나 U3O7 과 U4O9 상이 생성되는 것으로 조사되었다. |
