KR100473645B1 - 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법 - Google Patents

우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100473645B1
KR100473645B1 KR10-2002-0019785A KR20020019785A KR100473645B1 KR 100473645 B1 KR100473645 B1 KR 100473645B1 KR 20020019785 A KR20020019785 A KR 20020019785A KR 100473645 B1 KR100473645 B1 KR 100473645B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
content
measuring
sintered body
fuel sintered
phase
Prior art date
Application number
KR10-2002-0019785A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030080919A (ko
Inventor
김건식
양재호
송근우
강기원
정연호
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
한국원자력연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사, 한국원자력연구소 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR10-2002-0019785A priority Critical patent/KR100473645B1/ko
Priority to JP2002212836A priority patent/JP3552218B2/ja
Priority to GB0227559A priority patent/GB2387438B/en
Priority to US10/307,153 priority patent/US7094608B2/en
Priority to FR0300984A priority patent/FR2838516B1/fr
Publication of KR20030080919A publication Critical patent/KR20030080919A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100473645B1 publication Critical patent/KR100473645B1/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00Compounds of uranium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00Compounds of uranium
    • C01G43/01Oxides; Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/88Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by thermal analysis data, e.g. TGA, DTA, DSC
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

본 발명은 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을 측정하는 방법에 관한 것이다. (U,La)O2 핵연료 소결체의 La(Lathanides) 함량을 측정하는 방법에 있어서, 핵연료 소결체를 산화 및 열처리하고 이때 수반되는 무게 변화를 측정하는 열중량 분석을 이용하여 핵연료 소결체의 La 함량을 측정하는 방법에 관한 것으로, 종래의 고가의 정밀 기계를 사용하지 않고 비교적 간단한 장비인 전기로와 천칭을 사용하여 측정이 가능하며 경제적으로 핵연료 소결체에 함유된 La의 함량을 측정할 수 있다.

Description

우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을 측정하는 방법{METHOD FOR MEASURING LANTHANIDES CONTENT DISSOLVED IN URANIUM OXIDE}
본 발명은 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을 측정하는 방법에 관한 것으로, (U,La)O2 핵연료 소결체의 La(Lathanides) 함량을 측정하는 방법에 있어서, 핵연료 소결체를 산화 및 열처리하고 이때 수반되는 무게 변화를 측정하는 열중량 분석을 이용하여 핵연료 소결체의 La 함량을 측정하는 방법에 관한 것이다.
핵분열 에너지를 발생하는 원자로에서는 핵연료 재료로서 UO2를 사용하고 또한 중성자를 조절하는 목적으로 중성자의 흡수능이 뛰어난 재료를 UO2와 혼합하여 사용하고 있다. 이러한 중성자의 흡수능이 뛰어난 재료로는 란타나이드 계열(Lanthanides, 이하 "La"라 칭한다.)의 Gd(Gadolinium), Er(Erbium), Eu(Europium), Sm(Samarium) 등의 원소가 가능하고, 현재 Gd가 널리 사용되고 있다. 이러한 란타나이드 계열의 원소들을 함유한 핵연료를 가연성 흡수 핵연료라고 부른다.
상기 가연성 흡수 핵연료의 제조방법은 우라늄 산화물 핵연료의 제조방법과 거의 유사하다. 예를 들어 (U,Gd)O2의 경우, UO2 분말과 Gd2O3 분말을 함께 혼합 및 분쇄하고, 분쇄 분말을 약 1 ton/㎠ 압력으로 예비 성형하여 덩어리(slug)를 만들고, 상기 덩어리를 파쇄하여 과립(granule)을 제조한다. 상기 과립에 윤활제를 혼합하여 압축 성형하여 원주형 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 수소기체 분위기에서 가열하여 1700∼1780℃ 온도로 2∼6시간 동안 소결한다. 상기 소결공정을 통하여 Gd2O3가 UO2에 함유되어 (U,Gd)O2로 이루어진 핵연료 소결체를 제조한다.
가연성 흡수 핵연료인 (U,La)O2 핵연료에 함유된 La 함량은 핵연료의 핵분열에 중대한 영향을 미치기 때문에 매우 정밀하게 측정되어야 한다. 종래 (U,La)O2 핵연료의 La 함량 측정방법에 있어서, 에너지 분산 X-선 분광계(Energy Dispersive X-ray Spectrometry)를 이용하여 시료에서 발생하는 여러 종류의 특성 X-선의 파장과 강도분포로부터 시료 내에 존재하는 여러 화학 조성들의 상대적인 함량을 알아내는 방법이 사용되고 있다. 상기 방법은 상대적인 값으로부터 조성을 알아내는 방법이므로, La 함량이 정확하게 보정된 기준 시편을 사용하여야 하며, 시편의 위치에 따라 측정치가 변할 수 있으며 또한 고가의 장비를 이용해야 한다는 단점을 가지고 있다.
한편, 우라늄산화물은 우라늄의 산화도에 따라서 UO2, U4O9 또는 U3 O8 형태의 산화물로서 존재하며, UO2 및 U4O9은 큐빅(cubic)격자구조를 가지고, U 3O8은 오르토롬빅(orthorhombic)격자구조를 갖는다. UO2 덩어리를 공기 중에서 300℃ 이상의 온도로 산화시키면 U3O8로 산화되는데, U3O8가 UO2보다 격자부피가 약 30% 크기 때문에 산화 중에 매우 큰 응력이 발생하고 이것에 의해서 UO2 덩어리가 깨지면서 U3O8 분말로 변하게 된다.
또한, (U,La)O2 핵연료는 단일상이고 UO2 격자구조에서 U(Uranium) 이온의 일부가 La 이온으로 대체된 구조로서, UO2 덩어리와 마찬가지로 (U,La)O2 덩어리를 공기 중에서 300℃ 이상의 특정 온도로 산화시키면 (U,La)3O8 분말로 변하게 되며, 상기 (U,La)3O8 분말을 950℃ 보다 높은 온도에서 열처리하면 La 이온과 U 이온이 이동하면서 U3O8과 (U,La)O9/4의 2상으로 분리가 일어난다. 순수한 U3 O8은 열처리를 하더라도 이러한 상분리가 전혀 없지만 (U,La)3O8을 열처리할 때는 상분리가 일어나는데, 그 이유는 La 이온은 U3O8 격자구조 내에서는 불안정하므로 La 이온의 이동이 가능한 높은 온도에서는 La 이온이 U3O8로부터 빠져나와 (U,La)O9/4의 안정한 상을 새롭게 형성하기 때문이다.
이에, 본 발명자들은 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량의 측정방법을 연구한 결과, 상기와 같은 (U,La)O2 핵연료 소결체의 특성을 이용하여 핵연료 소결체를 산화 및 열처리하고 이때 수반되는 무게 변화를 측정하는 열중량 분석을 이용하여 핵연료 소결체의 La 함량을 측정함을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La의 함량을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 (U,La)O2 핵연료 소결체의 산화에 수반되는 무게 변화 및 산화된 소결체의 열처리에 수반되는 무게 변화를 측정하는 단계에 의해 성취된다. 보다 구체적으로, (U,La)O2 핵연료 소결체를 산화시키게 되면 (U,La)3O8 분말이 얻어지며, 얻어진 (U,La)3O8 분말을 추가로 열처리하면 (U,La)O9/4 상과 U3O8 상이 얻어진다. 즉, (U,La)O2 핵연료 소결체를 산화 및 열처리시키면 상변화에 의해 무게가 변화되고 이러한 무게 변화를 측정함으로써 La의 함량을 측정할 수 있는 것이다.
상기 방법을 초기 (U,La)O2 핵연료 소결체의 O/(U+La) 비를 모르는 경우와 알고 있는 경우를 나누어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 초기 (U,La)O2 핵연료 소결체의 O/(U+La) 비를 모르는 경우 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량의 측정방법에 있어서,
(U1-xLax)O2+z 소결체를 공기분위기에서 300∼950℃로 산화시켜 얻어진 (U1-xLax)3O8 분말의 무게(W1)를 측정하는 단계(단계 1),
상기 (U1-xLax)3O8 분말을 공기분위기에서 950∼1800℃로 열처리시켜 얻어진 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)를 측정하는 단계(단계 2) 및
하기 수학식 1을 이용하여 La 함량을 측정하는 단계(단계 3)으로 이루어진 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La(Lanthanides) 함량의 측정방법을 포함한다.
(상기식에서,
MWO2는 O2의 분자량이며,
MW(U1-xLax)O8/3은 (U1-xLax)O8/3의 분자량이며,
x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
y는 (U,La)O9/4 상에 함유된 La 양이온의 함유량이다.)
단계 1은 (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체를 산화시켜 얻어진 (U1-xLa x)3O8 분말의 무게(W1)을 측정하는 것으로, 상기 산화시 La 이온의 이동이 없도록 가능한 낮은 온도에서 수행하는 것이 바람직하며, 300℃에서 700℃까지는 온도가 증가할수록 산화속도가 빠르고, 그 이상의 온도에서는 산화속도가 느려지므로 상기 산화를 300∼950℃에서 수행하며, 바람직하게는 400∼800℃에서 수행한다. 상기 단계에서 (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체에서 U:La 비율은 (U1-xLax )3O8 분말의 U:La 비율이 일치한다.
단계 2는 상기 (U1-xLax)3O8 분말을 열처리시켜 분리된 (U1-y Lay)O9/4 상과 U3O8상의 총무게(W2)를 측정하는 것으로, (U1-xLax)3O8 분말을 공기 분위기하에서 950∼1800℃로 가열하면 La 이온과 U 이온이 이동하면서 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상으로 분리되며, 온도가 높을수록 분리가 완료되는 시간이 짧아진다. 그러므로 열처리온도는 950∼1800℃이며, 바람직한 산화온도는 1100∼1500℃이다. (U1-xLax)3 O8은 U3O8과 (U1-yLay)9/4로 분리되므로, 얻어진 (U1-y Lay)O9/4 분말에서 La 함량은 (U1-xLax)O2+z 덩어리의 La 함량보다 상대적으로 높아지게 되는데, (U1-xLa x)O2+z 덩어리의 U:La 비율이 변하더라도 (U1-yLay)O9/4 분말에서의 U:La 비율은 특정실험 조건에서는 일정하게 나타난다. 일예로 1300℃, 공기 분위기의 열처리 조건에서는 U:Gd의 비율은 0.67:0.33(w/w)이다.
단계 3은 상기 수학식 1을 이용하여 La 함량을 측정하는 것으로, 상기와 같은 과정으로부터 (U1-xLax)3O8 분말이 고온 열처리 과정에서 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상으로 분리될 때 두 상간의 분률 및 무게 감소를 이용하여 La 함유량을 측정할 수 있다. 구체적으로 (U1-xLax)3O8의 무게(W1)에 대한 상분리 후 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)의 변화비인 (W1-W2)/W1로부터 La 함량을 측정할 수 있다.
상기 수학식 1을 하기와 같이 유도할 수 있다.
(1) 초기 핵연료 소결체는 하기 수학식 3과 같이 기술한다.
(상기식에서,
x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
z는 초기 시편의 O/(U+La) 비에서 2를 감한 값이다.)
(2) 상기 (U1-xLax)O2+z 상이 (U1-xLax)3O 8 형태의 상으로 산화할 때 일어나는 산화의 반응(단계 1)은 하기 수학식 4와 같이 기술한다.
(상기식에서, x 및 z는 상기 수학식 3에서 정의한 바와 같다.)
(3) 초기 핵연료 소결체의 상이 (U1-xLax)3O8으로 산화된 후 평형 상으로 분리되는 반응은 하기 수학식 5와 같이 기술한다.
(상기식에서, x 및 z는 상기 수학식 1 및 수학식 3에서 정의한 바와 같다.)
(4) 상기 (U1-xLax)3O8 상을 고온까지 올려 열처리하면 (U1-y Lay)O9/4 상과 U3O8상으로 분리되는 반응(단계 2)은 하기 수학식 6과 같이 기술한다.
((상기식에서, x 및 y는 상기 수학식 1에서 정의한 바와 같다.)
도 1은 초기 (U1-xLax)O2+z 시편이 열처리 동안 겪게 되는 무게 변화를 도식적으로 나타낸 것으로, 점선은 온도 변화를 나타내며, 실선은 상기 수학식 4∼6으로 나타낸 각 반응에 의한 무게 변화를 나타낸 것이다.
(5) 상기 수학식 4에 의해 산화된 시료의 무게를 W1, 상기 수학식 6에 의해 산화 및 상 분리가 일어난 시료의 무게를 W2라 명하면, 이 때 (W1-W2)/W 1 은 수학식 6으로부터 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 1
(상기식에서,
MWO2는 O2의 분자량이며,
MW(U1-xLax)O8/3은 (U1-xLax)O8/3의 분자량이며,
x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
y는 (U,La)O9/4 상에 함유된 La 양이온의 함유량이다.)
La 원소가 Gd인 경우에,
수학식 1을 풀어쓰면 하기 수학식 7과 같다.
(상기식에서, x'는 (U,Gd)O2에 함유된 Gd 함량이며,
y'는 (U,Gd)O9/4 상에 함유된 Gd 양이온의 함유량이다.)
본 발명은 실험적으로 측정하여 얻은 무게 W1과 W2로부터 (W1-W2)/W 1를 구하고, (U1-yLay)O9/4 상에 함유되는 La 양이온의 함유량 y를 측정하여 초기 (U1-xLax)O2+z에 함유된 La 농도 x를 수학식 1로부터 구할 수 있다. 한편, La 원소가 Gd 인 경우에는, (U1-y'Gdy')O9/4 상에 함유되는 Gd 양이온의 함유량 y'는 1300℃에서 열처리한 시료에 대하여 0.33 인 것을 실험적으로 확인하였다. 수학식 1은 초기시편 무게에 무관한 함수이므로 초기 시편의 정확한 O/(U+La) 비에 대한 정보를 필요로 하지 않는다.
또한, 초기 (U,La)O2 핵연료 소결체의 O/(U+La)비를 알고 있는 경우, (U1-xLax)O2+z 시료의 초기 무게(W0)에 대한 상분리 후 총무게(W2 )의 변화비, 즉 (W0-W2)/W0으로부터 La 함량 x를 구할 수 있다.
구체적으로, (U1-xLax)O2+z 덩어리의 무게(W0)를 측정하는 단계(단계 1),
(U1-xLax)O2+z 덩어리를 공기분위기에서 300∼950℃로 산화시켜 (U1-x Lax)3O8 분말을 얻은 후 이를 다시 공기분위기에서 950∼1800℃로 열처리시켜 얻어진 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)를 측정하는 단계(단계 2) 및
하기 수학식 2를 이용하여 La 함량을 측정하는 단계(단계 3)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 (U,La)O2에 함유된 La(Lanthanides) 함량의 측정방법.
(상기식에서,
MWO2는 O2의 분자량이며,
MW(U1-xLax)O2+z는 (U1-xLax)O2+z의 분자량이며,
x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
y는 (U,La)O9/4 상에 함유된 La 양이온의 함유량이며,
z는 초기 시편의 O/(U+La) 비에서 2를 감한 값이다.)
핵연료 소결체의 산화 및 열처리방법은 상기 서술한 바와 동일하며, La 측정방법은 초기 시편의 O/(U+La) 비를 알고 있는 경우에 사용할 수 있는 것으로, 초기 시편의 무게(W0) 및 초기 시편을 단계 2와 같이 열처리시켜 얻어진 (U1-yLay)O 9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)를 측정한 후 상기 수학식 2를 이용하여 (U,La)O 2에 함유된 La 함량을 측정한다.
상기 수학식 2는 하기와 같은 방법으로 유도된다.
초기 시편의 무게에 대한 상 분리 후 무게의 변화 비, 즉 (W0-W2)/W0 는 수학식 5로부터 하기와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2
La 원소가 Gd인 경우에,
상기 식을 풀어쓰면 하기 수학식 8과 같이 기술한다.
(상기식에서,
x'는 (U,Gd)O2에 함유된 Gd 함량이며,
y'는 (U,Gd)O9/4 상에 함유된 Gd 양이온의 함유량이며,
z'는 초기 시편의 O/(U+La) 비에서 2를 감한 값이다.)
본 발명에서 초기 시편의 O/(U+La) 비를 알고 있는 경우에 실험적으로 측정하여 얻은 무게 W0과 W2로부터 (W0-W2)/W1를 구하고, (U,La)O9/4 상에 함유되는 La 양이온의 함유량 y를 알고 있고, 초기 시편의 O/(U+La) 비를 알고 있다면, 초기 시편의 La 농도 x는 수학식 2로부터 구할 수 있다.
본 발명의 La(Lanthanides)는 우라늄산화물에 함유될 수 있는 모든 란타나이드계 원소를 포함하며, 바람직하게는 Gd(Gadolinium), Er(erbium), Eu(Europium) 및 Sm(Samarium)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것을 포함하며, 더욱 바람직하게는 Gd를 포함한다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> (U,Gd)O 2 핵연료 소결체 내 함유된 Gd 함량 측정
UO2에 Gd2O3이 2 중량%(2.951 몰%), 4 중량%(5.846 몰%), 6 중량%(8.685 (몰%), 10 중량%(14.205 몰%) 함유된 (U,Gd)O2 핵연료 소결체를 제조하였다. 단, 상기 핵연료 소결체는 각각 A, B, C, D로 표기하며, 각 소결체의 O/(U+Gd) 비는 2.00이다.
제조된 핵연료 소결체 A, B, C, D 시료 초기무게(W0) 635.4 ㎎, 607.3 ㎎, 684.0 ㎎ 및 830.5 ㎎을 475℃ 공기 분위기에서 4시간 동안 유지하여 산화시킨 후 시료 무게(W1)를 측정하였다. 상기 산화시킨 A, B, C, D 시료의 무게는 각각 660.64 ㎎, 631.64 ㎎, 711.72 ㎎ 및 864.64 ㎎이었다.
상기 산화시킨 시료를 공기 분위기에서 시간당 600℃로 가열하여 1300℃에서 4시간 동안 유지시킨 후 시간당 240℃ 속도로 냉각하여 상온에서 시료의 무게(W2)를 측정하였다. 이때 시료의 무게는 A, B, C, D 각각 659.22 ㎎, 629.04 ㎎, 707.31 ㎎ 및 855.32 ㎎이었다.
하기 표 1에는 A, B, C, D 시료의 W0, W1, W2 와 이 값으로부터 계산한 무게 변화율 (W1-W2)/W1 및 (W0-W2)/W0을 나타내었다. 본 발명의 의한 측정값은 도 2∼도 4에 나타내었다.
여러 Gd 조성을 가지는 시편들의 W0, W1, W2, (W1-W2)/W1 및 (W0-W2)/W0의 값
UO2-Gd2O3에서 Gd2O3의 중량비(%) (U,Gd)O2에서 Gd의 몰 분율(%) W0(㎎) W1(㎎) W2(㎎) (W1-W2)/W1(%) (W0-W2)/W0(%)
2 2.951 635.4 660.64 659.22 0.2149 -3.749
4 5.846 607.3 631.64 629.04 0.4116 -3.580
6 8.685 684.0 711.72 707.31 0.6196 -3.408
10 14.205 830.5 864.46 855.32 1.0573 -2.989
도 2는 수학식 1에 의해 얻어진 계산치와 실제 실험을 통하여 얻어진 측정치(표 1)를 비교한 그래프이며, 도 3도 2를 핵연료 소결체에 치환된 Gd2 O3의 무게비로 환산하여 나타낸 그래프이다. 그리고 도 4는 상기 수학식 2에 의해 얻어진 계산치와 실제 실험을 통하여 얻어진 측정치(표 1)를 비교한 그래프이다. 계산치는 (U,Gd)O9/4상에서의 Gd 함유량은 EPMA 분석에 의해 얻은 값으로 33 몰%이다.
상기 결과에서 보는 바와 같이, (U,Gd)O2 핵연료 소결체내 Gd 함량은 실험치와 본 발명에 의한 계산치가 정확하게 일치함을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에 의한 측정방법을 이용하여 (U,Gd)O2 핵연료 소결체의 Gd2O3 함량을 정확히 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 (U,La)O2 핵연료 소결체의 La 함량의 측정방법은 핵연료 소결체를 산화 및 열처리 한 후 무게 변화를 측정하여 핵연료 소결체내에 함유된 La 함량을 측정하는 방법으로, 종래의 측정방법에서 필요로 하는 고가의 정밀 기계를 사용하지 않고 비교적 간단한 장비인 전기로와 천칭(balance)을 사용하여 측정이 가능하여 경제적으로 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량을 정확히 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 초기 시편을 열처리하는 동안 발생하는 무게변화를 도식적으로 나타낸 그래프이며,
도 2는 본 발명의 (W1-W2)/W1과 Gd 몰% 관계를 계산값과 실험값을 비교한 그래프이며,
도 3은 본 발명의 (W1-W2)/W1과 Gd2O3 중량% 관계를 계산값과 실험값을 비교한 그래프이며,
도 4는 본 발명의 (W0-W2)/W0 과 Gd 몰% 관계를 계산값과 실험값을 비교한 그래프이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La(Lanthanides) 함량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 측정방법이 (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체를 공기분위기에서 산화시켜 얻어진 (U1-xLax)3O8 분말의 무게(W1)를 측정하는 단계(단계 1),
    상기 (U1-xLax)3O8 분말을 공기분위기에서 열처리시켜 얻어진 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)를 측정하는 단계(단계 2) 및
    하기 수학식 1을 이용하여 La 함량을 측정하는 단계(단계 3)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량의 측정방법.
    수학식 1
    (상기식에서,
    MWO2는 O2의 분자량이며,
    MW(U1-xLax)O8/3은 (U1-xLax)O8/3의 분자량이며,
    x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
    y는 (U,La)O9/4 상에 함유된 La 양이온의 함유량이다.)
  3. (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La(Lanthanides) 함량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 측정방법이 (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체의 무게(W0)를 측정하는 단계(단계 1),
    (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체를 공기분위기에서 산화시켜 (U1-xLax)3O8 분말을 얻은 후 이를 다시 공기분위기에서 열처리시켜 얻어진 (U1-yLay)O9/4 상과 U3O8 상의 총무게(W2)를 측정하는 단계(단계 2) 및
    하기 수학식 2를 이용하여 La 함량을 측정하는 단계(단계 3)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 (U,La)O2 핵연료 소결체에 함유된 La 함량의 측정방법.
    수학식 2
    (상기식에서,
    MWO2는 O2의 분자량이며,
    MW(U1-xLax)O2+z는 (U1-xLax)O2+z의 분자량이며,
    x는 (U,La)O2에 함유된 La 함량이며,
    y는 (U,La)O9/4 상에 함유된 La 양이온의 함유량이며,
    z는 초기 시편의 O/(U+La) 비에서 2를 감한 값이다.)
  4. 제 2항 내지 3항에 있어서, 상기 (U1-xLax)O2+z 핵연료 소결체의 산화 온도가 300∼950℃이며, 상기 (U1-xGdx)3O8 분말의 열처리 온도가 950∼1800℃인 것을 특징으로 하는 측정방법.
  5. 제 2항 내지 3항에 있어서, 상기 La가 Gd(Gadolinium), Er(Erbium), Eu(Europium) 및 Sm(Samarium)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 측정방법.
KR10-2002-0019785A 2002-04-11 2002-04-11 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법 KR100473645B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0019785A KR100473645B1 (ko) 2002-04-11 2002-04-11 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법
JP2002212836A JP3552218B2 (ja) 2002-04-11 2002-07-22 ウラニウム酸化物に含まれたランタノイド系列元素の含有量を測定する方法
GB0227559A GB2387438B (en) 2002-04-11 2002-11-26 Method for measuring lanthanide content dissolved in uranium oxide
US10/307,153 US7094608B2 (en) 2002-04-11 2002-11-27 Method for measuring lanthanide content dissolved in uranium oxide
FR0300984A FR2838516B1 (fr) 2002-04-11 2003-01-29 Procede de mesure de la teneur en lanthanides dissous dans de l'oxyde d'uranium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0019785A KR100473645B1 (ko) 2002-04-11 2002-04-11 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030080919A KR20030080919A (ko) 2003-10-17
KR100473645B1 true KR100473645B1 (ko) 2005-03-08

Family

ID=19720291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0019785A KR100473645B1 (ko) 2002-04-11 2002-04-11 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7094608B2 (ko)
JP (1) JP3552218B2 (ko)
KR (1) KR100473645B1 (ko)
FR (1) FR2838516B1 (ko)
GB (1) GB2387438B (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5390252B2 (ja) * 2009-04-27 2014-01-15 株式会社ブリヂストン 免震プラグの製造方法及びその免震プラグ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134064A (en) * 1976-12-27 1979-01-09 General Electric Company Method and apparatus for magnetically determining the Gd2 O3 content in UO2 fuel pellets while eliminating the effect of ferromagnetic impurities
JPS6035033B2 (ja) * 1978-08-02 1985-08-12 日本ニユクリア・フユエル株式会社 核燃料ペレツトの製造法
US4564498A (en) * 1982-10-26 1986-01-14 General Electric Company System for the analysis of nuclear fuel rods
FR2536571A1 (fr) * 1982-11-19 1984-05-25 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire contenant un absorbant neutronique temporaire
US4627006A (en) * 1984-12-18 1986-12-02 General Electric Company Method for determining the radiation threshold of non-metallic materials
JPS6250692A (ja) * 1985-08-30 1987-03-05 三菱原子燃料株式会社 ガドリニウムを含有する二酸化ウランのo/m比の測定方法
JPH0215373A (ja) * 1988-07-04 1990-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd ファイル検索装置
JPH07122629B2 (ja) 1988-08-29 1995-12-25 三菱原子燃料株式会社 原子炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法
US4902467A (en) * 1988-08-31 1990-02-20 General Electric Company Non-destructive testing of nuclear fuel rods
US5073915A (en) * 1990-04-02 1991-12-17 Beijing Institute Of Nuclear Engineering Densitometer for the on-line concentration measurement of rare earth metals and method
US5180527A (en) * 1990-04-03 1993-01-19 Nippon Nuclear Fuel Development Co., Ltd. Nuclear fuel pellets
JPH07198574A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Nuclear Dev Kk ガドリニア入り二酸化ウラン燃料体の酸化・還元重量法による酸素対金属原子比の測定における加熱保持条件の決定方法及びその測定方法
JP3040756B1 (ja) * 1998-11-04 2000-05-15 日本ニユクリア・フユエル株式会社 ガドリニア添加二酸化ウランペレットの試験方法
JP3451616B2 (ja) * 1998-12-14 2003-09-29 住友金属鉱山株式会社 軽量気泡コンクリートの耐久性診断方法
JP4229566B2 (ja) * 2000-03-06 2009-02-25 三井金属鉱業株式会社 表面被覆ニッケル粉

Also Published As

Publication number Publication date
GB2387438A (en) 2003-10-15
JP3552218B2 (ja) 2004-08-11
US7094608B2 (en) 2006-08-22
GB0227559D0 (en) 2002-12-31
FR2838516A1 (fr) 2003-10-17
KR20030080919A (ko) 2003-10-17
US20030194044A1 (en) 2003-10-16
FR2838516B1 (fr) 2005-10-28
JP2003315485A (ja) 2003-11-06
GB2387438B (en) 2004-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Woodley Oxygen potentials of plutonia and urania-plutonia solid solutions
Sakai et al. Thermal expansion of some chromium deficient lanthanum chromites
Williams et al. Sintering of uranium oxides of composition UO2 to U3O8 in various atmospheres
Brown Jr et al. The Systems Zirconia‐Lanthana and Zirconia‐Neodymia
Curtis et al. Ceramic properties of europium oxide
Schieltz et al. Electrolytic behavior of yttria
Bartscher et al. A thermodynamic study of the uranium-americium oxide U0. 5Am0. 5O2±x
Stoops et al. Phase Relations in the System Uranium—Carbon—Oxygen
Matsui et al. Oxygen potentials of UO2+ x and (Th1− yUy) O2+ x
KR100473645B1 (ko) 우라늄 산화물에 함유된 란탄나이드 계열 원소의 함량을측정하는 방법
Nagarajan et al. Oxygen potential studies on hypostoichiometric uranium-cerium mixed oxide
Ugajin Oxygen potentials of (Th, U) O2+ x solid solutions
Richter et al. Investigation of the operational limits of uranium-plutonium nitride fuels
Drache et al. Anionic conduction properties of Bi Ca Pb mixed oxides
Arashi et al. Investigations of valence change of Tb ions in ZrO2 Tb4O7 mixed conductor using XANES measurements
Hennecke et al. The lattice parameter and X-ray powder pattern of U2C3
Ravindranath et al. Preparation and characterization zirconium and samarium co-doped ceria solid electrolytes for IT-SOFC applications
Suzuki et al. Synthesis of plutonium sesquicarbide by the reduction of dioxide with graphite
Lee et al. Thermal behaviour of γ-MnO 2 and some reduced forms in oxygen
Hill et al. argonne Bational Caboratorg
Yasuda et al. Formation of calcium chromate hydroxylapatite on the surface of a calcium-doped lanthanum chromite sintered body
Costa et al. Thermal stability test of UO 2-doped pellet manufactured at INB
Tenishev et al. Special aspects of uranium oxide non-stoichiometry measurement by thermogravimetric analysis
Xing et al. Thermodynamic properties of complex oxides in the Sm-Ba-Cu-O system
KR102342871B1 (ko) 리튬 이차전지용 고체 전해질의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131227

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170111

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171207

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190104

Year of fee payment: 15