KR100804132B1 - 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원반응장치 및 그 방법 - Google Patents

반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원반응장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경·중수로 연계핵연료를 제조하는 공정중 하나인 산화환원 공정에서 사용되는 사용후핵연료 산화환원 반응장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응가스를 사용후핵연료 분말에 펄스 형태로 분사시켜 사용후핵연료 분말의 반응 표면적을 증대시킴으로써 산화 및 환원반응을 촉진시킬 수 있는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 반응가스를 이용하여 사용후핵연료 분말의 산화 및 환원 공정을 수행하기 위한 산화환원반응기와; 상기 산화환원반응기와 연결되어 산화환원반응기에 사용후핵연료 분말을 장입시키고, 반응가스에 의해 비산되는 분말을 포집 및 다시 장입시키는 분말장입 및 집진부와; 반응온도의 제어를 위한 가열로와; 반응가스를 예열시키는 반응가스 예열부와; 상기 반응가스 예열부와 연결되어 예열된 반응가스를 상기 산화환원반응기에 공급하는 가스분사 노즐과; 공급관을 통해 상기 반응가스 예열부에 연결되어 반응가스 예열부에 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부;로 구성된 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치와 이 장치를 이용한 방법을 제공한다.
사용후핵연료, 중수로, 경수로, 산화환원, 반응가스, 펄스분사, 반응 표면적

Description

반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치 및 그 방법{An apparatus and method for oxidation-reduction process of spent nuclear fuel by using pulse-type gas injection}
도 1은 본 발명에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용후핵연료의 산화 및 환원 공정을 수행하는 과정을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 산화과정을 통해 생성된 산화분말의 X선 회절 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 도 3의 반응생성분말을 환원과정을 거쳐 환원분말로 생성시킨 후 X선 회절 분석을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 산화환원과정을 연속적으로 수행하여 생성된 반응분말의 X선 회절 분석결과를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
112 : 산화환원반응기 114 : 가스분사 노즐
116 : 반응가스 예열부 118 : 가열로
120 : 분말 방출구 122 : 방출분말 회수부
124 : 분말장입 및 집진부 126 : 휘발성 핵분열생성물 포집장치
128 : 반응가스 공급부 130 : 공급관
132 : 슬라이딩 개폐기
본 발명은 경·중수로 연계핵연료를 제조하는 공정중 하나인 산화환원 공정에서 사용되는 사용후핵연료 산화환원 반응장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응가스를 사용후핵연료 분말에 펄스 형태로 분사시켜 사용후핵연료 분말의 반응 표면적을 증대시킴으로써 산화 및 환원반응을 촉진시킬 수 있는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치 및 그 방법에 관한 것이다.
우리나라는 경수로형 원자력발전소와 중수로형 원자력발전소를 동시에 보유하고 있어 이들 핵연료주기를 연계하여 활용하는 핵연료 개발 연구가 수행되고 있다. 이는 사용후경수로핵연료를 재가공하여 중수로형 원자력발전소에 다시 사용하 고자 하는 경·중수로형 연계핵연료 주기기술로 사용후핵연료의 처분량 감소는 물론, 자원 재활용이라는 두 가지 목적을 동시에 달성할 수 있다.
경수로형 원자로에서 핵연료를 연소하는 동안, 핵연료에 포함된 핵분열성 물질(fissile material)은 중성자와 반응하면서 그 양이 점점 감소하게 되나, 원자로에서 일정주기 동안 연소한 후 방출되는 핵연료, 즉 사용후핵연료에는 여전히 핵분열성 물질이 약 1.5% 정도 남아 있으며, 따라서 이들 사용후핵연료는 재사용할 가치가 충분한 재활용 자원이 된다.
경·중수로 연계핵연료 제조공정은 건식 공정으로 수행되며, 일련의 중수로 핵연료 공정 절차를 기본으로 하여 이루어진다. 즉, 사용후핵연료 절단 공정, 탈피복 공정, 산화환원 공정, 분쇄 공정, 과립화 공정, 혼합 공정, 압분 공정, 소결 공정, 연마 공정, 연료봉 제조 공정, 연료 다발 제조 공정 등으로 이루어진다. 이 중 산화환원 공정은 탈피복한 사용후핵연료를 산화, 환원과정을 거쳐 미세한 분말로 만드는 공정으로, 핵연료소결체 특성에 영향을 주는 핵연료 분말의 특정을 결정짓는 핵심공정이다.
사용후핵연료는 연소 중 핵분열에 의해 생성된 핵분열생성물이 약 4% 정도 포함된 이산화우라늄(UO2)이 주성분인데, 이를 중수로형 핵연료로 만들기 위해서는 일단 분말로 만들어 중수로형 핵연료 형태로 다시 가공하여야 한다. 형석(Fluorite)형의 입방정(Cubic) 결정구조를 가지는 UO2를 산화시키면 사방정(Orthorhombic) 결정구조의 U3O8으로 되면서 상변화에 따라 약 30%의 부피 팽창이 일어나면서 분말화되고, 이를 다시 환원시키면 UO2가 되면서 소결 가능한 특성을 가지는 미세한 분말이 된다.
종래의 산화 및 환원 공정은 일반적으로 박스형태의 전기로를 사용하여 수행되었다. 우선 탈피복한 사용후핵연료를 반응접시에 담고 이를 전기로에 넣은 후 공기분위기하에서 500℃정도로 2시간 산화시켜 U3O8분말을 만든 다음, 이어서 환원가스(Ar-4%H2)분위기 하에서 700℃정도로 7시간 환원시켜 UO2분말을 제조한다.
그러나 상기 종래의 산화 및 환원 방법은 분말층 두께에 따라 반응 정도가 일정하지 않았다. 즉, 반응가스와 직접 접촉하는 분말 외부층은 반응이 쉽게 일어나지만 분말 내부층은 반응가스와 충분한 접촉이 이루어지지 않아 반응이 불완전하였다. 이에 따라, 반응접시에 담을 수 있는 사용후핵연료 분말의 양이 제한되며, 반응후의 분말특성도 균일하지 못한 단점이 있었다. 따라서 충분히 반응된 분말을 얻기 위해서는 반응시간을 장시간으로 하거나, 산화 및 환원 과정을 여러번 반복해야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 플라즈마를 이용한 사용후핵연료 산화환원 장치 및 그 방법이 한국 공개특허공보 제 2002-0074743호에 제안되었고, 플라즈마를 이용한 사용후핵연료 산화환원 방법이 한국 공개특허공보 제2003-0081237호에 제안되었다. 상기 제 2002-0074743호 및 제 2003-0081237호에서는 플라즈마 기체 반응을 적용하여 사용후핵연료를 산화 및 환원시키는 장치 및 방법에 대해 기술하고 있다.
그러나 이들 발명은 플라즈마 발생장치 및 플라즈마 공급단자, 구동모터 및 감속기 등을 추가로 구비하여야 하고, 그 장치 및 동작방식이 복잡하며, 대용량의 처리에 효율적이지 못하다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 반응가스를 사용후핵연료 분말에 펄스 형태로 분사시켜 사용후핵연료 분말의 반응 표면적을 증대시킴으로써 산화 및 환원반응을 촉진시켜 반응시간을 단축하는 데에 있다.
또한, 산화 및 환원공정을 단시간에 균일하게 수행할 수 있으며, 원격으로 조작이 용이하고, 오염확산을 최소화하면서 동시에 대용량으로 처리할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 반응가스를 이용하여 사용후핵연료 분말의 산화 및 환원 공정을 수행하기 위한 산화환원반응기와; 상기 산화환원반응기와 연결되어 산화환원반응기에 사용후핵연료 분말을 장입시키고, 반응가스에 의해 비산되는 분말을 포집 및 다시 장입시키는 분말장입 및 집진부와; 반응온도의 제어를 위한 가열로와; 반응가스를 예열시키는 반응가스 예열부와; 상기 반응가스 예열부와 연결되어 예열된 반응가스를 상기 산화환원반응기에 공급하는 가스분사 노즐과; 공급관을 통해 상기 반응가스 예열부에 연결되어 반응가스 예열부에 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부;로 구성된 반응가스의 펄스 분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 산화환원 반응장치는, 산화환원반응기(112)와, 상기 산화환원반응기(112)를 둘러싸고 있는 반응가스 예열부(116)와, 상기 반응가스 예열부(116)의 둘레에 배치된 가열로(118)와, 상기 반응가스 예열부(116)의 상부 일측에 연결된 공급관(130)을 통해 반응가스 예열부 내로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부(128)와, 일단이 상기 반응가스 예열부(116)의 상부에 연결되고, 타단은 상기 산화환원반응기(112)의 상부 중앙을 관통하여 하부로 연장된 가스분사 노즐(114)과, 상기 산화환원반응기(112) 상부에 연결된 분말장입 및 집진부(124)와, 상기 분말장입 및 집진부(124)에 연결된 휘발성 핵분열생성물 포집장치(126)와, 상기 산화환원반응기(112)의 하부 중앙에 형성된 분말 방출구(120)와, 상기 분말 방출구(120)에 연결된 방출분말 회수부(122)로 구성된다.
또한, 고방사성 핵물질 취급에 따른 오염 확산을 최소화하기 위해 상기 산화환원반응기(112)와 상기 반응가스 예열부(116)는 밀폐되어 구성되며, 분말 장입, 산화반응, 환원 반응, 반응분말 배출 등 모든 분말 취급이 밀폐 공간에서 이루어지 도록 한다.
산화환원반응기(112)는 사용후핵연료 분말과 반응가스를 혼합하여 산화 및 환원반응을 처리하는 장소로서 상부에는 가스분사 노즐(114)과 분말장입 및 집진부(124)가 삽입될 수 있도록 관통공이 형성되고, 하부 중앙에는 분말 방출구(120)가 형성되어 있다. 산화환원반응기(112)는 분말장입 및 집진부(124)에서 공급되는 사용후핵연료 분말이 산화환원반응기(112)의 하부 중앙에 모일 수 있도록 횡방향 단면적이 하부로 갈수록 감소되게 형성되며, 예를 들어 도 1에서와 같이 원추형으로 형성될 수 있다.
가스분사 노즐(114)은 산화 및 환원반응 수행 시 반응분위기 조절을 위해 산화환원반응기(112)에 반응가스를 공급하는 노즐로서, 반응가스 공급부(128)를 통해 주입되고 반응가스 예열부(116)를 통해 예열된 반응가스를 산화환원반응기(112)에 공급한다. 상기 가스분사 노즐(114)의 일단은 상기 반응가스 예열부(116)의 상측 소정위치에 연결되고, 타단은 산화환원반응기(112)의 상단중앙부를 관통하여 산화환원반응기(112) 내부로 삽입되며, 상기 산화환원반응기(112)의 하부에 장입되는 사용후핵연료 분말의 내부까지 삽입될 수 있게 산화환원반응기(112)의 하부 저면까지 근접하도록 구성된다.
반응가스 예열부(116)는 반응가스 공급부(128)를 통해 주입되는 반응가스를 원하는 산화 및 환원분위기로 예열시킨다. 상기 반응가스는 반응가스 공급부(128)로부터 반응가스 예열부(116)의 상부 일측에 연결된 공급관(130)을 통해 주입되며, 반응가스 예열부(116)에 의해 원하는 분위기로 예열된 후 반응가스 예열부(116)의 상부 타측에 위치한 가스분사 노즐(114)을 통해 산화환원반응기(112)로 공급된다.
가열로(118)는 산화 및 환원반응의 온도 제어를 위한 장치로서 상기 반응가스 예열부(116)를 가열하여 반응가스를 예열시킨다. 동시에 상기 가열로(118)는 산화과정에서는 500℃ 반응온도를 유지시키고, 환원과정에서는 700℃ 반응온도를 유지시킨다. 또한 산화반응 이후 바로 환원반응이 가능하도록 산화온도 및 환원온도를 연속적으로 조절할 수 있다.
분말 방출구(120)는 반응이 완료된 분말이 배출되는 곳으로 산화환원반응기(112)에서 반응이 완료된 분말을 하부에 위치한 방출분말 회수부(122)로 배출시킨다. 분말 방출구(120)에는, 상기 분말의 배출을 제어하기 위한 슬라이딩 개폐기(132)가 구비된다.
상기 방출분말 회수부(122)는 배출되는 분말을 회수하기위한 용기로서, 산화환원이 완료된 분말이 분말 방출구(120)를 통해 방출분말 회수부(122)에 쌓이게 되며, 사용자는 밀폐된 공간에서 회수용기를 사용하여 산화 및 환원반응이 완료된 분말을 회수 할 수 있다.
분말장입 및 집진부(124)는 가스분사 노즐(114)을 통해 공급되는 가스에 의해 미세분말이 비산될 경우 포집, 다시 장입시키는 기능과 작업초기에 사용후핵연료 분말을 반응기에 장입할 때 분말을 장입하는 공급기 역할을 동시에 수행한다. 상기 분말장입 및 집진부(124)는 하부측은 산화환원반응기(112)에 관통 삽입되어질 수 있도록 관으로 이루어져 있으며, 상부로 갈수록 횡방향 단면적이 넓어지는 원통형의 모양으로 이루어진다. 따라서 반응가스 배출시 비산되는 미세분말이 하부측 관을 따라 포집되어도 원통형의 분말장입 및 집진부(124)에 의해 확산되면서 분말을 다시 산화환원반응기(112)에 장입시킬 수 있다.
휘발성 핵분열생성물 포집장치(126)는 산화환원 반응 시 방출되는 휘발성 핵분열생성물을 포집하기 위한 장치로서, 배출되는 반응가스 중 산화 및 환원반응 시 발생하는 방사성 요오드(I) 및 삼중수소(H-3)와 같은 핵분열 기체를 포집하여 외부로 유출되는 것을 막는다.
반응가스 공급부(128)는 산화 및 환원반응에 필요한 분위기 환경을 조성하기 위하여 산화반응 시에는 공기를 공급하고, 환원반응 시에는 Ar-4%H2의 환원가스를 공급해주며, 특히 분말이 유동될 정도의 유량으로 펄스 형태로 반응가스를 공급한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용후핵연료의 산화 및 환원 공정을 수행하는 과정을 보여주는 순서도이다.
먼저, 분말장입 및 집진부(124)에서 산화환원반응기(112)로 산화환원 반응시킬 일정량의 사용후핵연료 분말을 장입시킨다(S210). 이때, 가스분사 노즐(114) 및 산화환원반응기는 가열로(118) 및 반응가스 예열부(116)를 통하여 450~550℃(바람직하게는 500℃정도)의 산화온도로 예열 및 유지되어 있다(S220).
이어서 반응가스 공급부(128)는 가스분사 노즐(114)을 통하여 산화환원반응기에 공기를 공급한다(S230). 상기 반응가스 공급부(128)는 공급관(130)을 통해 연 결된 반응가스 예열부(116)로 공기를 공급하며, 공기는 반응가스 예열부(116)를 통해 예열된 뒤, 반응가스 예열부(116)와 연결된 가스분사 노즐(114)을 통하여 산화환원반응기(112)에 공급된다.
또한, 상기 공기는 산화환원반응기 하부에 모여 있는 사용후핵연료 분말과의 접촉이 증대되도록 분말이 유동될 정도의 유량으로 공급되며, 펄스 형태로 분사됨으로써 모여있는 분말이 비산되고 유동되면서 자발적으로 교반되는 효과를 가지게 된다. 따라서 고체인 사용후핵연료 분말과 기체인 공기간의 반응 표면적이 더욱 증대됨으로써 산화반응이 촉진되며 균질한 반응생성분말을 생성한다(S240).
이어서 가열로 및 반응가스 예열부는 환원반응을 위해 가스분사 노즐 및 산화환원반응기를 650~750℃(바람직하게는 700℃정도)의 온도로 예열 및 유지시키고(S250), 반응가스 공급부(128)는 가스분사 노즐(114)을 통하여 산화환원반응기에 Ar-4%H2의 환원가스를 공급한다(S260). 상기 반응가스 공급부(128)는 공급관(130)을 통해 연결된 반응가스 예열부(116)로 Ar-4%H2의 환원가스를 공급하며, 공급된 환원가스는 반응가스 예열부(116)를 통해 예열된 뒤, 반응가스 예열부(116)와 연결된 가스분사 노즐(114)을 통하여 산화환원반응기(112)에 공급된다.
또한, 상기 Ar-4%H2의 환원가스는 산화환원반응기 하부에 모여 있는 반응생성분말과의 접촉이 증대되도록 분말이 유동될 정도의 유량으로 공급되며, 펄스 형태로 분사됨으로써 모여있는 분말이 비산되고 유동되면서 자발적으로 교반되는 효과를 가지게 된다. 따라서 고체인 반응생성분말과 기체인 Ar-4%H2의 환원가스간의 반응 표면적이 더욱 증대됨으로써 환원반응이 촉진되며 균질한 환원분말을 생성한다(S270).
상기 환원반응이 완료되면, 분말 방출구(120)의 슬라이드 계폐기가 슬라이딩되어 방출구가 열리게 되며(S280), 환원분말은 중력에 의해 자유낙하하여 상기 방출구에서 방출분말 회수부(122) 내부로 담기게 된다(S290).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 산화과정을 통해 생성된 산화분말의 X선 회절 분석결과를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 이산화우라늄(UO2) 분말을 산화환원반응기에 장입하고, 산화온도 500℃, 공기분위기에서 1시간 산화하여 반응생성분말(U3O8)을 얻는다. 이후, 반응생성분말의 성분을 알기 위해 X선 회절 분석을 한 결과, 도 3과 같이 U3O8만이 존재함을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 도 3의 반응생성분말을 환원과정을 거쳐 환원분말로 생성시킨 후 X선 회절 분석을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 반응생성분말(U3O8)을 산화환원반응기에 장입하고, 환원온도 700℃, 환원가스(Ar-4%H2)분위기 에서 2시간 환원하여 환원분말(UO2)을 얻는다. 이후, 상기 환원분말의 성분을 알기위해 X선 회절 분석을 한 결과, 도 4와 같이 UO2만이 존재함을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 산화환원과정을 연속적으로 수행하여 생성된 반응분말의 X선 회절 분석결과를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 이산화우라늄(UO2) 분말을 산화환원반응기에 장입하고, 산화온도 500℃, 공기분위기에서 1시간 산화시킨 후, 연속적으로 온도를 조절하여 환원온도 700℃, 환원가스(Ar-4%H2)분위기에서 2시간 환원하여 반응분말을 얻는다. 이후, 상기 반응분말의 성분을 알기위해 X선 회절 분석을 한 결과, 도 5와 같이 UO2만이 존재함을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명의 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 산화 및 환원반응을 수행할 경우 도 3 및 도 4와 같이 독립적으로 산화반응과 환원반응을 수행할 수 있으며, 도 5와 같이 연속적으로 산화 및 환원반응을 수행할 경우 도 4와 동일하게 최종 분말의 특성이 균질한 경,중수로 연계 핵연료를 제조할 수 있다.
또한, 연속적으로 산화 및 환원반응을 수행할 경우 반응시간을 단축할 수 있으며 대용량의 사용후핵연료도 일시에 처리할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 사용후핵연료 산화환원 반응장치를 이용하여 반응가스를 사용후핵연료 분말에 펄스 형태로 분사시킬 경우 사용후핵연료 분말의 반응 표면적을 증대시킴으로써 산화 및 환원반응을 촉진시켜 반응시간을 단축할 수 있으며, 가열로의 전기 소모량이나 반응가스의 소비량을 줄일 수 있어 경제성이 향상된다.
또한, 보다 많은 사용후핵연료를 일시에 처리할 수 있을 뿐만 아니라 대용량 처리시에도 최종 분말의 특성이 균질하여 우수한 경,중수로 연계 핵연료 소결체를 제조할 수 있다.
더불어 고방사성의 사용후핵연료 사용에 따른 원격 취급 및 작업의 단순화, 장치의 원격 운용 및 유지보수가 용이하며, 종래의 기술을 사용할 때 보다 핵물질 오염 확산을 최소화하면서 산화 및 환원 반응을 촉진시킬 수 있고, 후속 공정인 핵연료 소결체 제조공정의 제어도 용이해진다.

Claims (14)

  1. 사용후핵연료의 산화 및 환원공정을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    반응가스를 이용하여 사용후핵연료 분말의 산화 및 환원 공정을 수행하기 위한 산화환원반응기와;
    상기 산화환원반응기와 연결되어 산화환원반응기에 사용후핵연료 분말을 장입시키고, 반응가스에 의해 비산되는 분말을 포집 및 다시 장입시키는 분말장입 및 집진부와;
    반응온도의 제어를 위한 가열로와;
    반응가스를 예열시키는 반응가스 예열부와;
    상기 반응가스 예열부와 연결되어 예열된 반응가스를 상기 산화환원반응기에 공급하는 가스분사 노즐과;
    공급관을 통해 상기 반응가스 예열부에 연결되어 반응가스 예열부에 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산화환원반응기는,
    상기 분말장입 및 집진부를 통해 공급되는 사용후핵연료 분말이 산화환원반응기의 하부중앙에 모일 수 있도록 횡방향 단면적이 하부로 갈수록 감소되게 형성된 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 산화환원반응기는,
    원추형으로 구성된 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 산화환원반응기는,
    핵물질의 누출을 방지하기 위해 밀폐되어 구성되며, 상부에는 상기 가스분사 노즐과 상기 분말장입 및 집진부가 삽입될 수 있도록 관통공이 형성되고, 하부 중앙에는 반응이 완료된 분말을 배출하기 위한 분말 방출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분말 방출구를 통해 상기 산화환원반응기와 연결되어 상기 분말 방출구를 통해 배출되는 분말을 회수하기 위한 방출분말 회수부를 더 포함하여 구성되며,
    상기 분말 방출구에는 분말의 배출을 제어하기 위한 슬라이딩 개폐기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가스분사 노즐은,
    상기 산화환원반응기에 장입된 사용후핵연료 분말의 내부까지 삽입될 수 있도록 상기 산화환원반응기의 하부 저면까지 근접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분말장입 및 집진부는,
    하부가 상기 산화환원반응기에 관통 삽입되어질 수 있도록 관으로 이루어져 있으며, 상부는 반응가스에 분말이 비산될 경우 포집 및 다시 장입시킬 수 있도록 직경이 점점 넓어지는 원통형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 분말장입 및 집진부와 연결되어 산화 및 환원 반응시 방출되는 휘발성 핵분열생성물을 포집하기 위한 휘발성 핵분열생성물 포집장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 반응가스 예열부는,
    상기 산화환원반응기를 둘러싸는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가열로는,
    상기 반응가스 예열부의 둘레에 배치된 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 반응장치.
  11. 사용후핵연료 분말에 반응가스를 공급하여 산화 및 환원공정을 수행하는 방법에 있어서,
    반응가스를 사용후핵연료 분말에 펄스 형태로 직접 분사시켜 사용후핵연료 분말의 반응 표면적을 증가시킴으로써 산화 및 환원반응을 촉진하는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 사용후핵연료 분말에 분사되는 반응가스는,
    산화공정의 경우 450~550℃로 예열된 공기인 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 사용후핵연료 분말에 분사되는 반응가스는,
    환원공정의 경우 650~750℃로 예열된 Ar-4%H2의 환원가스인 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 산화 및 환원공정은,
    반응가스의 종류 및 온도를 연속적으로 조절하여 산화 및 환원공정을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반응가스의 펄스분사를 이용한 사용후핵연료 산화환원 방법.
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