| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (05/26 ~ 05/27, 무주리조트) |
| 권호 | 11권 1호 |
| 발표분야 | 에너지환경재료 |
| 제목 | 모의 금속전환체 NU의 공기중 산화거동 |
| 초록 | 1. 서 론 원자력발전소에서 발생되는 사용후핵연료를 좀 더 효율적으로 안전하게 저장 관리하기 위하여 UO2 세라믹형 사용후핵연료를 U3O8 으로 분말화 시킨 후 리튬용융염에 환원시켜 금속전환하는 과정에서 고방열성 핵종인 세슘과 스트론튬 등을 분리하여 냉각부하를 줄이고 금속전환체의 부피를 줄이는 방법을 연구하기 위해 사용후핵연료 차세대관리 종합공정(ACP : Advanced spent fuel conditioning process)을 수행하고 있다. 이 과정에서 생산되는 금속전환체는 금속우라늄과 핵분열생성물과의 혼합체로서 특히 그 구성 성분의 거의 대부분이 금속우라늄으로 이루어져 있다. 금속우라늄은 상온의 공기중에서도 표면이 산화되어 산화막을 형성하는 등 매우 불안정한 화합물로서 금속전환체를 안전하게 장기 저장관리하는 것은 금속우라늄의 특성상 어려움이 많으므로, 금속우라늄에 대한 정확한 물성파악이나 금속전환체의 저장시 안정성을 위해하는 요인등을 분석하여 대비하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 실증시험의 전단계인 Mockup 공정에서 NU(Natural Uranium) 분말을 리튬용융염에 의해 금속전환시켜 발생된 NU metal powder를 Arc 용해로에서 Ingot으로 제조하여 금속전환체의 장기 저장 안전성 확보를 위한 산화거동 시험을 수행하였다. 2. 실험방법 NU metal powder의 Ingot 제작은 고진공 Arc Melting Furnace내에서 10-4 Torr 이하의 충분한 진공상태에서 Ar gas 분위기로 수행하였다. 실험 장비는 TA-2050 TGA를 사용하였고 시편은 다이아몬드 절단기로 약 500 mg 정도의 크기로 절단하여 아세톤에 세척한 후 건조하여 준비하였다. 순도 99.999 %의 순수 산소분위기로 200 ℃～ 300 ℃ 온도범위에서 각 시편당 48시간 동안 실험을 수행하였으며, 산화율은 시편의 초기 무게에 대한 무게증가율로 정의하였다. 산화시료에 대한 미세구조분석은 SEM, EPMA, XRD등을 이용하였다. 3. 실험결과 NU Ingot의 200 ℃～300 ℃ 온도 구간에서 무게증가 측면에서의 산화저항성은 온도별로 약간의 차이는 있으나 금속전환체의 열적 안정성을 평가할 수 있는 다음과 같은 산화율 및 산화속도식을 도출하였다. K = 3.5 x 104 e (19,000/RT) [wt%/h] 감사의 글 본 연구는 과학기술부 원자력중장기연구개발사업의 일환으로 수행되었음. |
| 저자 | 주준식, 유길성, 조일제, 국동학, 이은표, 김호동 |
| 소속 | 한국원자력(연) |
| 키워드 | Oxidation; Activation energy |
