KR100783986B1 - 원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법 - Google Patents

원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100783986B1
KR100783986B1 KR1020057006859A KR20057006859A KR100783986B1 KR 100783986 B1 KR100783986 B1 KR 100783986B1 KR 1020057006859 A KR1020057006859 A KR 1020057006859A KR 20057006859 A KR20057006859 A KR 20057006859A KR 100783986 B1 KR100783986 B1 KR 100783986B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
cylindrical
moo
metallic phase
oxidative
Prior art date
Application number
KR1020057006859A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050059282A (ko
Inventor
볼프강 되르
폴커 란스만
Original Assignee
아레바 엔피 게엠베하
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 아레바 엔피 게엠베하 filed Critical 아레바 엔피 게엠베하
Publication of KR20050059282A publication Critical patent/KR20050059282A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100783986B1 publication Critical patent/KR100783986B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G21C3/62—Ceramic fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

본 발명은 원자로용 연료 펠릿에 관한 것으로서, 상기 연료 펠릿은 산화성 핵연료 및 연료 입자 내에 또는 연료 입자간에 퇴적되는 금속성 상으로 이루어진 매트릭스를 포함하고, 상기 금속성 상은 바람직하게는 펠릿의 코팅 표면에 대해 반경방향으로 지향된다. 또한 본 발명은 원자로용 연료 펠릿의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 a) 그린 슬러그를 제조하는 단계로서, 상기 그린 슬러그가 산화성 핵연료 및 경우에 따라 제공되는 추가 첨가제 이외에도 금속성 상의 전구물질을 함유하고, 상기 금속성 상은 소결온도 보다 낮은 용융점을 가지며 소결조건하에서 금속성 상으로 변환되는, 그린 슬러그 제조 단계; 및 b) 그린 슬러그를 소결하는 단계로서, 상기 그린 슬러그는 전구물질의 적어도 일부가 금속성 상으로 완전히 변환하기 전에 액화되도록 급속하게 가열되는, 그린 슬러그 소결 단계를 포함한다.

Description

원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법{FUEL PELLET FOR A NUCLEAR REACTOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
[기술분야]
본 발명은 경수로(light water reactor)용 연료 펠릿 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[배경기술]
경수로에서는 -가압수형(pressurized water reactor)이거나 비등수형(boiling water reactor)이건간에 - 연료 펠릿이 피복관(cladding tube) 내에 배치된다. 원자로 작동시 핵분열기체(fission gas)가 형성되는데, 이러한 핵분열기체는 처음에는 연료 펠릿 내부에 머물러 있다가 뒤에 가서 펠릿 바깥면을 통해 펠릿과 피복관 사이의 틈 내부로 확산된다. 그러므로 피복관은 핵분열기체가 바깥으로 나가지 못하도록 밀봉되어야 한다. 연료집합체(fuel assembly)의 경제적인 측면을 최적화하기 위해서는 핵연료봉의 출력(rod power) 및 연소도(burn-up)의 상승이 요구된다. 그러나 이는 핵분열기체 방출량의 증가와 연관되어, 연소도를 제한하는 효과를 가질 수 있다. 펠릿이 최대한 큰 소결입자를 가질 경우에 핵분열기체의 체류 능력(retention capacity)이 높아진다는 사실이 공지되어 있다. 이러한 핵분열기체의 체류 능력을 높이기 위해서는 예컨대 Fe2O3, Cr2O3, TiO2, Nb2O5, Al2O3 등과 같이 입자성장(grain growth) 촉진 물질을 출발 재료에 첨가할 수 있다. 또한 핵분열기체 방출량은 금속 침전물을 함유하는 펠릿에 의해 감소할 수 있다. 금속 침전물은 펠릿의 산화성 매트릭스(oxidic matrix) 보다 훨씬 더 높은 열전도율을 갖는다. 그 결과 높아진 열손실(heat dissipation)에 의해 펠릿의 중심과 바깥면 간의 온도 구배(temperature gradient)가 감소하고, 이로 인해 연료 펠릿의 중심 온도가 낮아진다. 중심 온도가 낮아지면 연료체 내 핵분열기체의 이동이 감소하고, 그 결과 핵분열기체의 방출 비율이 낮아진다. 열전도율 상승과 동시에 낮아진 펠릿의 전체 열 함량에 의해, 냉각재상실사고(LOCA: Loss Of Coolant Accident) 및 반응도기인사고(RIA: Reactivity-Initiated Accident)와 같은 사고 조건하에서 연료체 파괴 이전에 시간을 연장함으로써 연료체 성능이 개선된다. 그 밖의 동일한 연료체 특성이 주어질 때 중심 온도가 낮아지면, 펠릿/피복관 상호작용(PCI: Pellet Cladding Interaction)에 불리한 작용을 하는 소위 모래시계 효과(hour glass effect) 또한 약해진다.
EP 0 701 734 B1에는 금속이 분산된 산화성 매트릭스를 포함하는 연료 펠릿이 공지되어 있다. 이러한 금속은 핵분열시 생성되는 산소를 흡수하는데 사용된다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명의 목적은 핵분열기체의 체류 능력이 높아진 연료 펠릿 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적은, 산화성 핵연료로 이루어진 매트릭스(matrix) 및 연료 입자 내 또는 연료 입자 사이에 형성된 금속성 상(metallic phase)의 퇴적물(precipitation)을 갖는 원통형의 원자로용 연료 펠릿으로서, 더 많은 수의 퇴적물이 반경 방향으로 연장하고, 축 방향으로는 반경 방향보다 더 적은 퇴적물이 연장하므로, 상기 연료 펠릿이 축 방향보다 반경 방향으로 더 높은 열전도율을 나타내는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿에 관련하여, 산화성 매트릭스 내에 바람직하게는 반경방향으로 지향된 금속성 상(metallic phase)이 침전되거나 존재함으로써 달성된다. 다시 말해, 침전물이 바람직하게는 열 흐름 방향으로 펠릿 중심으로부터 그 바깥면까지 연장되고, 온도 구배의 부재로 인해 열 교환이 나타나지 않는 축방향으로는 이 보다 적게 연장된다. 그 결과 동일한 금속 함량이 주어질 때 본 발명에 따른 이방성(anisotropy) 분포에서 나타나는 펠릿으로부터의 열 손실은 등방성(isotropy) 분포에서 보다 크다. 다시 말해, 본 발명에 따른 펠릿의 경우에 필적하는 반경방향 열전도율은, 금속 침전물이 등방성으로 분포하는 펠릿의 경우에는 특히 금속 함량의 증가에 의해서만 달성될 수 있다. 하지만 이러한 유형의 펠릿은 이에 상응하여 핵분열성 재료의 양이 감소하여 연소도가 낮아지는 결과를 가져올 수도 있다.
바람직한 연료 펠릿은 0.1 중량% 내지 6 중량%, 바람직하게는 2 중량% 이상의 금속성 상을 포함한다. 원칙적으로 본 발명에 따른 개념은 예컨대 UO2±x, UPuO2±x, UGdO2±x 또는 UThO2±x를 기반으로 하는 임의의 핵연료에 적용할 수 있다. Ti, Cr, Nb, Mo 및 Wo로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 및 이러한 금속 중 적어도 하나를 기반으로 하는 합금이 바람직하게 금속성 상으로 사용된다.
연료 펠릿의 제조 방법에서 본 발명은 일 실시예에 따라 그린 슬러그(green slug)가 제조됨으로써 달성되는데, 상기 그린 슬러그는 산화 핵연료 및 경우에 따라서는 추가 첨가제 이외에도 금속성 상의 전구물질(precursor)을 함유하고, 상기 전구물질은 소결온도 보다 낮은 용융점을 가지며 소결조건하에서 금속성 상으로 변환되며, 이 경우 전구물질의 적어도 일부가 - 평균 온도에서 고체 상태인- 금속성 상으로 완전히 변환하기 전에 용융되도록 소결 온도로의 가열이 급속하게 진행되는 방식으로 그린 슬러그의 소결이 이루어진다. 이와 같은 조치는 금속성 상이 과립내(intragranular) 및/또는 과립간(intergranular) 형태로 퇴적(deposit)하고 바람직하게는 반경방향으로 지향되는 펠릿을 생성한다. 금속성 상의 이방성은 다음과 같은 방식으로 형성된다: 분말(powder) 또는 과립(granule) 출발 물질이 종래방식에 따라 원통 몰드(cylindrical mold) 내에서 압착되는데, 상기 원통 몰드 내에 피스톤이 가압된다. 다시 말해, 출발 물질은 실제적으로 단지 축방향으로만 압착된다. 그 결과 내부에 존재하는 공동(cavity) 및 기공(pore)은 적어도 어느 정도까지 축방향으로 압착되며, 상기 공동 및 기공의 원래 연장부는 반경방향으로 유지되거나 확장된다. 이러한 방식으로 제조된 펠릿은 처음부터 기공 또는 공동을 포함하며, 상기 기공 또는 공동은 바람직하게는 반경방향으로 연장된다. 본 발명은 처음부터 반경방향으로 지향된 공동이 실질적으로 점착성의 금속성 상으로 채워지면 펠릿의 열전도율이 반경방향으로 증가한다는 개념을 근거로 하고 있다. 전구물질의 입자로부터 생성된 용융 상(molten phase)은 소위 펠릿의 공동 안으로 유입되어, 인접한 전구물질 입자의 용융 상과 결합하여 더 큰 결합 영역을 형성한다. 이와는 달리 EP 0 701 734 B1에 공지된 펠릿은 최대한 넓은 활성 표면 영역에 다수의 작은 금속 입자를 최대한 균일하게 분포하여, 핵분열기체, 즉 산소와의 반응을 구현하는 것을 목적으로 한다.
바람직한 한 변형예에서, 적어도 핵연료가 과립화(granulation)되고 과립화 단계 후에 금속성 상의 전구물질이 첨가된다. 이러한 조치는 금속성 상의 이방성을 반경방향으로 더욱 증가시킬 수 있다. 공지된 바에 따르면 출발 분말의 입자가 과립 입자(granule grain)에 첨가된다. 과립 입자에 분말 입자를 결합한 형태는 그린 슬러그의 가압시 발생하는 압력에 저항할 수 있을 정도로 충분한 크기를 갖지 않는다. 그러므로 과립 입자는 가압 공정동안 압착되고 편평해진다. 그 결과 과립 입자들간의 계면입자(grain boundary)는 가압 공정후에 축방향 보다 반경방향으로 더 많이 연장된다. 금속성 상의 전구물질은 연료 분말 뿐만 아니라 연료 분말로부터 제조된 과립 입자에 첨가됨으로써, 과립 입자는 전구물질에 의해 소위 피복된다. 그 결과 금속성 상의 전구물질이 가압 공정후에 주로 반경방향으로 연장되는 계면입자 내에 배치된다. 가열 공정시 전구물질의 용융이 수행되는 동안, 계면입자 내에는 반경방향으로 열전도율을 높이는 점착성 금속 영역들이 형성된다.
[도면의 간단한 설명]
도1은 예1 및 예2에 상응하는 조성을 갖는 펠릿의 반경방향의 열전도율을 도시하는 다이어그램이다.
[실시예]
제 1 실시예에서는 금속 산화물이 전구물질로 사용되는데, 상기 금속 산화물의 용융점은 소결온도 보다 낮으며, 환원 조건하에서 소결이 수행되고, 금속 산화물의 적어도 일부가 금속으로 환원되기 전에 용융되도록 급속 가열이 수행된다. 이러한 특성들을 갖는 금속 산화물의 예가 MoO2 및 MoO3이다.
제 2 실시예에서도 마찬가지로 금속 산화물이 전구물질로 사용되지만, 여기서는 먼저 비교적 낮은 예비소결 온도 및 산화 조건에서 금속 산화물의 적어도 일부가 용융될 때까지 소결이 수행되고 나서, 그 뒤에 환원 조건 및 높은 온도, 즉 적어도 소결의 종결을 위해 필요한 소결 온도가 적용된다. 이와 같은 방법은 두 단계를 포함하기 때문에 기술적으로 더 복잡하지만, 금속 환원이 시작되기 전에 금속 산화물의 일부 및 전체 첨가량이 용융될 수 있다는 장점이 있다. 이러한 방식으로 펠릿 내에서 반경방향으로 지향된 매우 큰 금속 결합 영역들이 생성될 수 있는데, 특히 전구물질이 과립 입자에 첨가된 경우이다. 이 경우에 사용되는 적합한 금속 산화물 또한 MoO2 및 MoO3이다. 이러한 산화물을 사용할 경우에는 예비소결 온도를 800℃ 내지 1300℃로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같은 온도에서 795℃의 용융점을 갖는 MoO3가 용융된 형태로 변환한다. MoO2는 가열될 때 불균등화(disproportionation)되어 금속 몰리브덴 및 MoO3를 형성한다. MoO3는 우세한 온도에서 액화된다.
지금까지의 방법 변형예에서는 금속성 상의 전구물질이 소결시 금속으로 변환하는 반면, 또 다른 추가 변형예에서는 원칙적으로 다른 방법이 수행된다. 비구형, 즉 긴 모양 또는 바늘 모양 또는 작은 판 모양의 입자들을 갖는 금속 분말이 출발 물질에 첨가된다. 이러한 입자들은 처음에는 불규칙한 배열을 갖는다. 혼합물의 가압 및 이와 관련하여 축방향으로 달성되는 재료 압착은 지금까지 축방향으로 지향되었던 입자들이 반경방향으로 지향되도록 한다. 이렇게 얻어진 그린 슬러그는 종래방식에 따라 소결되어 최종 펠릿을 형성할 수 있다.
예 1:
UO2 78.85 중량%
U3O8 15.36 중량%
MoO2 5.79 중량%
예 2:
UO2 78.28 중량%
U3O8 15.25 중량%
MoO2 6.47 중량%
예 3:
UO2 92.2 중량%
U3O8 5.16 중량%
MoO2 2.65 중량%
우선 예 1, 2 또는 3에 따라 균질화된 우라늄 산화물 출발 물질이 준비된다. 그 뒤에, 출발 물질이 압축되고 난 후 예컨대 14 메시(mesh)의 스크린 폭을 갖는 스크린(screen)을 통과하도록 가압되어 과립 입자가 생성된다. 그 결과 대략 1mm의 평균 직경을 갖는 과립 입자가 생성된다. 그 뒤에 MoO2 또는 MoO3가 과립 입자에 첨가된다. 또한 몰리브덴 산화물이 연료 분말에 첨가될 수도 있다. 필요시에는 이러한 기본 혼합물이 과립화 단계 이전 또는 이후에 가압 보조제(pressing aid) 및/또는 도펀트가 첨가될 수 있다. 이렇게 얻어진 과립 입자는 각각 가압되어 그린 슬러그를 형성하고 그 뒤에 소결된다.
소결은 두 개의 상이한 변형예로 구현될 수 있다:
변형예 1:
그린 슬러그는 소결로(sintering furnace)에서 환원 조건하에 대략 1600℃ 내지 1850℃의 온도에서 소결된다. MoO3의 용융점(795℃)이 최대한 신속하게 달성되도록 가열이 제어되어, 그 결과 몰리브덴으로 환원한 (액화되지 않은) 부분이 최대한 낮게 유지된다. 10℃/분 내지 20℃/분의 가열 비율로 적합한 결과가 획득된다. 환원 조건은 H2 함유 분위기에 의해 보장된다. 이러한 H2 분위기는 소정의 산소량(oxygen potential)을 세팅하기 위해서 CO2, H2O(증기), N2 또는 아르곤과 같은 추가 기체가 개별적으로 또는 임의의 혼합물에 첨가될 수 있다. MoO2를 함유한 그린 슬러그의 경우에는 금속 몰리브덴 및 MoO3으로의 불균등화가 나타난다.
방법 변형예 2:
여기서는 그린 슬러그가 두 단계로 소결된다. 먼저 그린 슬러그가 대략 800℃ 내지 1300℃의 예비 소결온도에서 산화 분위기(예컨대 공정 CO2)로 처리된다. 몰리브덴 산화물이 환원될 위험이 없기 때문에, 전체 몰리브덴 산화물이 용융될 때까지 열처리가 이루어질 수 있다. 그 뒤에 환원 조건이 세팅된다. 이를 위해서 예컨대 각각 상이한 분위기를 포함한 상이한 영역을 갖는 소결로(sintering furnace)가 사용될 수 있다. 이전의 절차에 따라, 그린 슬러그가 1100℃ 내지 1850℃의 소결 온도에서 완전히 소결된다. 환원 분위기 중에서 제 1 공정 단계에서 부분적으로 산화된 우라늄 산화물은 화학량론적 U/O 비율이 1/2로 세팅될 정도로 다시 환원된다.
도시된 다이아그램은 예 1 및 예 2에 상응하는 조성을 갖는 펠릿에 대해 실시된 측정 결과를 보여준다. 출발 물질 내에 함유된 5.8% 내지 6.5%의 몰리브덴 산화물의 양은 펠릿 내에 함유된 4.4% 몰리브덴의 양에 상응한다.
다이아그램에서,
MoIV/MoVI는 MoO2 또는 MoO3를 함유한 출발 물질을 의미하고,
G/P는 과립 입자(granule) 또는 분말(powder)에 대한 몰리브덴 산화물의 첨가를 의미하고,
H는 수소의 작용에 따른 소결을 의미하고,
HO는 수소/CO2의 작용에 따른 소결을 의미한다.
상기 다이아그램에서 명확하게 알 수 있는 사실은 전체 펠릿이 등방성으로 분포된 구형 Mo 침전물을 갖는 UO2 펠릿의 계산된 열전도율(아래쪽에 표시된 파선) 보다 높은 열전도율을 갖는다는 것이다. 이 다이아그램에서 알 수 있는 사실은 과립 입자에 대한 몰리브덴 산화물의 첨가가 분말에 대한 첨가 보다 더욱 좋은 결과를 야기한다는 것이다. 소결 분위기가 열전도율에 미치는 영향은 덜하다.

Claims (22)

  1. 산화성 핵연료로 이루어진 매트릭스(matrix) 및 연료 입자 내 또는 연료 입자 사이에 형성된 금속성 상(metallic phase)의 퇴적물(precipitation)을 갖는 원통형의 원자로용 연료 펠릿으로서,
    더 많은 수의 퇴적물이 반경 방향으로 연장하고, 축 방향으로는 반경 방향보다 더 적은 퇴적물이 연장하므로, 상기 연료 펠릿이 축 방향보다 반경 방향으로 더 높은 열전도율을 나타내는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 연료 펠릿은 0.1 중량% 내지 6 중량%의 금속성 상을 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 연료 펠릿은 2 중량% 내지 6 중량%의 금속성 상을 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 금속성 상은 Ti, Cr, Mo 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 및 Ti, Cr, Mo 또는 W 중 하나 이상을 기반으로 하는 합금을 함유하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 핵연료가 UO2±x, UPuO2±x, UGdO2±x 또는 UThO2±x로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 기반으로 하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿.
  7. 산화성 핵연료 및 금속성 상의 전구물질(precursor)을 함유하는 출발 물질의 축방향 압착에 의해 그린 슬러그(green slug)를 제조하는 단계로서, 상기 전구 물질은 소결온도 보다 낮은 용융점을 가지며 소결조건하에서 금속성 상으로 변환되는, 그린 슬러그 제조 단계; 및
    상기 그린 슬러그를 소결하는 단계로서, 상기 그린 슬러그는 상기 전구물질의 일부 또는 전부가 상기 금속성 상으로 완전히 변환하기 전에 액화될 정도의 속도로 가열되며, 이렇게 액화된 전구물질이 상기 축방향 압착의 결과로 형성되어 반경방향으로 지향된 산화성 매트릭스의 기공(pore) 또는 공동(cavity)을 채우는, 그린 슬러그 소결 단계를 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 핵연료를 과립화(granulation)하여 과립 입자(granule)로 만드는 단계; 및
    상기 금속성 상의 상기 전구물질을 상기 과립 입자(granule)에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    금속 산화물을 상기 전구물질로 사용하는 단계;
    환원 조건하에서 소결을 수행하는 단계; 및
    상기 금속 산화물의 일부 또는 전부가 금속으로 환원하기 전에 용융될 정도로 충분히 급속 가열을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 MoO2, MoO3, 또는 MoO2와 MoO3 중 어느 하나인, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    300℃ 내지 1100℃의 온도범위에서 10℃/분 내지 20℃/분의 속도로 가열을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    400℃ 내지 1000℃의 온도 범위에서 상기 가열을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  13. 산화성 핵연료 및 금속 산화물을 함유하는 출발 물질의 축방향 압착에 의해 그린 슬러그를 제조하여, 산화성 매트릭스를 형성하는 단계;
    800℃ 내지 1300℃의 예비 소결온도를 세팅하는 단계;
    먼저 상기 예비 소결온도 및 산화 조건에서 상기 금속 산화물의 적어도 일부가 용융될 때까지 상기 그린 슬러그의 소결을 수행한 후에, 상기 축방향 압착의 결과로 반경방향으로 지향된 산화성 매트릭스의 기공 또는 공동을 채우는 단계; 및
    환원 조건을 적용하고 1000℃ 내지 1850℃의 온도를 가하는 단계를 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 MoO2, MoO3, 또는 MoO2와 MoO3 중 어느 하나인, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 핵연료를 과립화하여 과립 입자로 만드는 단계; 및
    상기 금속 산화물을 상기 과립 입자에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 축방향 압착 단계 동안에, 상기 산화성 매트릭스 내의 상기 기공 또는 공동은 반경방향으로 지향되도록 형성되는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  18. 산화성 연료 분말에 비구형 금속 입자를 첨가하여, 출발 물질을 형성하는 단계;
    연료 펠릿의 측방 표면 쪽으로 반경방향으로 지향된 비구형 금속 입자에 의해 그린 슬러그를 형성하기 위해 상기 출발 물질을 축방향으로 가압하는 단계; 및
    상기 그린 슬러그를 소결하는 단계를 포함하는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  19. 제 7항에 있어서,
    상기 산화성 핵연료는 70 중량% 내지 95 중량%의 UO2 및 4 중량% 내지 25 중량%의 U3O8을 함유하는 혼합물인, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 산화성 핵연료는 70 중량% 내지 95 중량%의 UO2 및 4 중량% 내지 25 중량%의 U3O8을 함유하는 혼합물인, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  21. 제 7항에 있어서,
    그린 슬러그가 축방향 압착에 의해 제조될 때 상기 출발 물질에는 입자성장(grain growth)을 촉진하는 물질이 첨가되는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
  22. 제 13항에 있어서,
    그린 슬러그가 축방향 압착에 의해 제조될 때 상기 출발 물질에는 입자성장(grain growth)을 촉진하는 물질이 첨가되는, 원통형의 원자로용 연료 펠릿 제조 방법.
KR1020057006859A 2002-10-23 2003-10-20 원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법 KR100783986B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10249355A DE10249355B4 (de) 2002-10-23 2002-10-23 Brennstoffpellet für einen Kernreaktor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10249355.3 2002-10-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050059282A KR20050059282A (ko) 2005-06-17
KR100783986B1 true KR100783986B1 (ko) 2007-12-11

Family

ID=32102902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057006859A KR100783986B1 (ko) 2002-10-23 2003-10-20 원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20050195933A1 (ko)
EP (1) EP1554733B1 (ko)
JP (1) JP4326473B2 (ko)
KR (1) KR100783986B1 (ko)
AT (1) ATE358877T1 (ko)
AU (1) AU2003274046A1 (ko)
DE (2) DE10249355B4 (ko)
ES (1) ES2283816T3 (ko)
WO (1) WO2004038729A1 (ko)
ZA (1) ZA200502296B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4674312B2 (ja) * 2007-08-29 2011-04-20 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット
US9941025B2 (en) * 2011-04-08 2018-04-10 Terrapower, Llc Nuclear fuel and method of fabricating the same
JP5888781B2 (ja) * 2011-11-14 2016-03-22 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 放射性モリブデンの作製方法
US10790065B2 (en) 2012-08-15 2020-09-29 University Of Florida Research Foundation, Inc. High density UO2 and high thermal conductivity UO2 composites by spark plasma sintering (SPS)
FR2997786B1 (fr) * 2012-11-08 2018-12-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Combustible nucleaire oxyde regulateur des produits de fissions corrosifs additive par au moins un systeme oxydo-reducteur
US9646729B2 (en) 2013-01-18 2017-05-09 Westinghouse Electric Company Llc Laser sintering systems and methods for remote manufacture of high density pellets containing highly radioactive elements
EP3326173B1 (en) 2015-07-25 2020-04-22 Ultra Safe Nuclear Corporation Method for fabrication of fully ceramic microencapsulated nuclear fuel
KR102590954B1 (ko) 2016-03-29 2023-10-17 울트라 세이프 뉴클리어 코포레이션 소결 조제로서 가연성 독물질로 제조된 완전 세라믹 마이크로캡슐화된 연료
CN109074877B (zh) 2016-03-29 2023-05-26 奥卓安全核能公司 微囊化核燃料的提高的韧性
WO2017172177A1 (en) 2016-03-29 2017-10-05 Ultra Safe Nuclear Corporation PROCESS FOR RAPID PROCESSING OF SiC AND GRAPHITIC MATRIX TRISO-BEARING PEBBLE FUELS
KR102084466B1 (ko) 2018-02-13 2020-03-04 한국원자력연구원 열전도도가 향상된 핵연료 소결체 및 이의 제조방법
KR102148779B1 (ko) * 2019-12-30 2020-08-27 한전원자력연료 주식회사 미세한 석출물이 원주방향으로 분산된 산화물 핵연료 소결체 및 이의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3409504A (en) * 1966-02-02 1968-11-05 Commissariat Energie Atomique Nuclear fuel element
US3845177A (en) * 1971-12-13 1974-10-29 Atomic Energy Authority Uk Coated particle oxide fuel for nuclear reactors
US4460522A (en) * 1982-09-14 1984-07-17 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Method of producing low density oxide fuel pellet
US5999585A (en) * 1993-06-04 1999-12-07 Commissariat A L'energie Atomique Nuclear fuel having improved fission product retention properties

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2236943A (en) * 1939-12-14 1941-04-01 Robert O Friend Fluid distributor
GB933984A (en) * 1961-05-25 1963-08-14 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear fuels
US3365371A (en) * 1966-10-14 1968-01-23 Gen Electric Nuclear reactor fuel pellet
FR1511075A (fr) * 1966-12-14 1968-01-26 Commissariat Energie Atomique élément combustible et son procédé de fabrication
US4111748A (en) * 1975-06-18 1978-09-05 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Nuclear fuel rod with stress relieving device
US4236943A (en) * 1978-06-22 1980-12-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Precipitation hardenable iron-nickel-chromium alloy having good swelling resistance and low neutron absorbence
US5180527A (en) * 1990-04-03 1993-01-19 Nippon Nuclear Fuel Development Co., Ltd. Nuclear fuel pellets
DE19627806A1 (de) * 1996-07-11 1998-01-15 Siemens Ag Kernbrennstoffsinterkörper und Verfahren zum Herstellen eines Kernbrennstoffsinterkörpers
DE19934516A1 (de) * 1999-07-22 2001-01-25 Siemens Ag Sinterkörper und seine Verwendung in einem Brennstab, Brutstab oder Absorberstab für einen Kernreaktor
FR2817385B1 (fr) * 2000-11-30 2005-10-07 Framatome Anp Pastille de combustible nucleaire oxyde et crayon comportant un empilement de telles pastilles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3409504A (en) * 1966-02-02 1968-11-05 Commissariat Energie Atomique Nuclear fuel element
US3845177A (en) * 1971-12-13 1974-10-29 Atomic Energy Authority Uk Coated particle oxide fuel for nuclear reactors
US4460522A (en) * 1982-09-14 1984-07-17 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Method of producing low density oxide fuel pellet
US5999585A (en) * 1993-06-04 1999-12-07 Commissariat A L'energie Atomique Nuclear fuel having improved fission product retention properties

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050059282A (ko) 2005-06-17
DE50306979D1 (de) 2007-05-16
DE10249355B4 (de) 2005-08-04
ES2283816T3 (es) 2007-11-01
ZA200502296B (en) 2005-10-26
EP1554733B1 (de) 2007-04-04
JP4326473B2 (ja) 2009-09-09
AU2003274046A1 (en) 2004-05-13
US20050195933A1 (en) 2005-09-08
US20090252279A1 (en) 2009-10-08
ATE358877T1 (de) 2007-04-15
JP2006504086A (ja) 2006-02-02
EP1554733A1 (de) 2005-07-20
DE10249355A1 (de) 2004-05-13
WO2004038729A1 (de) 2004-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090252279A1 (en) Fuel Pellet for a Nuclear Reactor and Method for Producing Fuel Pellet
CN108335760B (zh) 一种高铀装载量弥散燃料芯块的制备方法
CN110157934B (zh) 一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法
JP7469227B2 (ja) 耐酸化性に優れた粒界強化型ＵＮおよびＵ３Ｓｉ２ペレット
CN108565032A (zh) Uo2-金属燃料芯块及其制造方法
KR20150136443A (ko) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 핵연료 소결체
CN108039210A (zh) 燃料芯块及其制造方法
JP5621102B2 (ja) 核燃料ペレットの製造方法及び核燃料ペレット
JP3976716B2 (ja) タングステン金属網を含有した核燃料焼結体の製造方法
KR102148779B1 (ko) 미세한 석출물이 원주방향으로 분산된 산화물 핵연료 소결체 및 이의 제조방법
JP4099529B2 (ja) 核燃料ペレットおよびその製造方法
KR101209139B1 (ko) 표면이 질화 처리된 핵연료용 합금 분말 및 이를 포함하는 고밀도 분산 핵연료
KR100609217B1 (ko) 텅스텐 금속망을 함유한 핵연료 및 그 제조방법
KR100450711B1 (ko) 외·내부 결정립 크기가 다른 핵연료 소결체의제조방법
Karpyuk et al. Prospective Accident-Tolerant Uranium-Molybdenum Metal Fuel
CN114350997B (zh) 一种铀钼铌合金燃料芯块及其制备方法以及应用
CN115206566A (zh) 一种多目标性能协同增强的二氧化铀基复合燃料芯块及其制备方法
JP2786345B2 (ja) 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット
JPH01253694A (ja) 核燃料ペレットの製造方法
JPH06186369A (ja) 核燃料ペレットおよびその製造方法
CN117280066A (zh) 铀基合金(变体)
CN112863718A (zh) 一种UMoZr弥散燃料制备方法
JPH039296A (ja) 核燃料ペレットの製造方法
EA045726B1 (ru) Способ изготовления таблетированного топлива из уран-молибденовых порошков
JPH04335188A (ja) 核燃料ペレットおよびその製造方法

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: 20101124

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee