KR101407633B1 - Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8 - Google Patents

Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8 Download PDF

Info

Publication number
KR101407633B1
KR101407633B1 KR1020120156452A KR20120156452A KR101407633B1 KR 101407633 B1 KR101407633 B1 KR 101407633B1 KR 1020120156452 A KR1020120156452 A KR 1020120156452A KR 20120156452 A KR20120156452 A KR 20120156452A KR 101407633 B1 KR101407633 B1 KR 101407633B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
sintered
density
sintering
mill
Prior art date
Application number
KR1020120156452A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
나상호
김기홍
유명준
문제권
이기원
Original Assignee
한국원자력연구원
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 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020120156452A priority Critical patent/KR101407633B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101407633B1 publication Critical patent/KR101407633B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00—Compounds of uranium
    • C01G43/01—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/51—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on compounds of actinides
    • 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
    • G21C3/623—Oxide fuels
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

The present invention relates to a reduction method for a UO2 sintered density decrease by adding U3O8. The reduction method for the UO2 sintered density decrease by adding U3O8 comprises a step of manufacturing U3O8 powder by oxidizing a UO2 scrap (step 1); a step of crushing the U3O8 manufactured in the step1 (step 2); a step of adding and mixing the U3O8 powder crushed in the step 2 in UO2 powder (step 3); a step of manufacturing a molded by molding the mixed powder in the step 3 (step 4); and a step of sintering the molded body manufactured in the step 4 under reducing gas atmosphere (step 5).

Description

U３O８ 첨가에 따른 UO２ 소결밀도 감소 경감화 방법{Reduction method for UO２ sintered density decrease by addition U３O８}Reduction method of UO2 sintered density by addition of U3O8 {Reduction method for UO2 sintered density decrease by addition U3O8}

본 발명은 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 관한 것으로, 상세하게는 UO2 분말로 U3O8이 첨가됨에 따라 UO2 소결밀도가 감소하는 정도를 경감화시키는 방법에 관한 것이다.
To the invention is U 3 O relates to UO 2 sintered density decreases relief-up methods according to the eighth addition, specifically, the method solidifying reduce the degree of reduction is UO 2 sintered density as a U 3 O 8 was added to the UO 2 powder .

UO2 핵연료 제조공정에서의 스크랩(scrap) 발생량은 일반적으로 5 내지 7% 정도이다. 그러나, UO2 원료분말이 품질기준을 충족하더라도 미세한 특성 차이 또는 제조 공정의 변수로 인하여 다량의 스크랩이 발생할 수 있다. 이때, 상기 스크랩이란 품질기준에 적합하지 않은 제품을 의미하는 것으로, UO2 소결펠렛 제조공정에서의 스크랩으로는 불량 성형 펠렛, 불량 소결 펠렛, 연삭으로인해 발생한 절삭량 등이 있으며, 이 중에서 불량 성형 펠렛은 일반적으로 소결시켜 소결 펠렛으로 만든다.
The amount of scrap generated in the UO 2 fuel fabrication process is generally about 5 to 7%. However, even if the UO 2 raw material powder meets the quality standard, a large amount of scrap may be generated due to a minute characteristic difference or a manufacturing process variable. In this case, the scrap means a product that does not meet the quality standard. Examples of the scrap in the UO 2 sintered pellet manufacturing process include defective molding pellets, defective sintered pellets, and cutting amount due to grinding. Among them, Are generally sintered into sintered pellets.

한편, 일반적으로 U3O8은 UO2에 첨가하여 소결시키면 밀도감소재 및 기공형성제 역할을 하며, 환원분위기에서 소결을 수행하는 경우 U3O8이 UO2로 환원되면서 UO2 모재(matrix)에 기공이 형성되면서 소결밀도가 감소한다. 즉, UO2에 U3O8을 첨가할 경우, U3O8 첨가량에 따라 UO2 소결펠렛의 소결밀도는 선형적으로 감소하는 경향을 나타낸다.On the other hand, generally U 3 O 8 is the case that when sintered is added to UO 2, and play a role mildogam material and porogen, perform the sintering in a reducing atmosphere of U 3 O 8 are as reduced to UO 2 UO 2 base material (matrix) The sintering density decreases as the pores are formed. That is, the addition of the U 3 O 8 to UO 2, UO 2 sintered density of the sintered pellets according to the U 3 O 8 are added amount tends to decrease linearly.

이때, 핵연료급으로 평가되는 UO2 소결밀도는 94 내지 96.5 %T.D.로, 일반적인 UO2 소결펠렛 제조조건하에서는 U3O8을 약 15%까지 첨가하여도 제조조건에 따라 상기한 바와 같은 핵연료급 소결밀도를 유지할 수 있다.At this time, UO 2 sintered density is evaluated in the nuclear fuel grade is 94 to 96.5% TD, general UO 2 sintered pellet production conditions under fuel-grade sintered as described above according to FIG production conditions by the addition of U 3 O 8 to 15% Density can be maintained.

그러나, U3O8 첨가는 UO2 분말의 제조공정에 따라 달라질 수 있다. 즉, 습식으로 제조한 UO2(ex-ADU UO2) 분말에 U3O8을 첨가할 경우, U3O8은 주로 소결밀도 감소재의 역할을 하므로 첨가량에 제한을 주어야 하는 반면, 건식으로 제조한 UO2(ex-DC UO2) 분말에 U3O8을 첨가할 경우, U3O8은 소결밀도 감소재 역할과 동시에 성형체의 강도를 강화시키는 강도강화재로서 작용을 하므로 가능한 많은 량을 첨가하여야 한다.
However, the U 3 O 8 addition may vary depending on the manufacturing process of the UO 2 powder. That is, the addition of the U 3 O 8 to UO 2 manufactured by a wet (ex-ADU UO 2) powder, while the U 3 O 8, so acts material primarily sintered density reduction should limit the amount, prepared by the dry When U 3 O 8 is added to a UO 2 (ex-DC UO 2 ) powder, U 3 O 8 serves as a sintering density reducing material and simultaneously acts as a reinforcing material for strengthening the strength of the formed body. shall.

한편, 대한민국 등록특허 제10-0794071호에서는 UO2 스크랩을 이용한 핵연료 소결체의 제조 방법이 개시된 바 있으며, 상세하게는 불량 UO2 소결체를 300 내지 370 ℃ 온도에서, 최대 무게 증가 속도가 1g의 UO2 소결체 기준 0.06 중량%/min이하의 조건을 만족하도록 산화시켜 비표면적이 1㎡/g 이상인 U3O8 분말을 제조하는 단계와, 상기 U3O8 분말을 UO2 분말에 2 내지 15 중량% 첨가하고 혼합하여 혼합분말을 구성하는 단계와, 상기 혼합분말을 압축성형하여 성형체를 제조하는 단계와, 상기 성형체를 환원성 기체 분위기 하에서 1600 내지 1800 ℃에서 소결하는 단계를 포함하는 핵연료 소결체 제조방법을 제공하고 있다. 즉, 상기 선행특허에서는 도 1의 순서도를 통해 나타낸 바와 같이, UO2 소결펠렛 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조한 후, 이를 UO2 분말에 첨가하여 UO2 핵연료 소결체를 제조하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-0794071 discloses a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body using UO 2 scrap. More specifically, a sintered UO 2 sintered body is heated at a temperature ranging from 300 to 370 ° C to a UO 2 and a step for producing a sintered body based on 0.06 wt% / min is oxidized so as to satisfy the following condition U 3 with a specific surface area greater than 1㎡ / g O 8 powder, the U 3 O 8 powder, the UO 2 powder of 2 to 15% by weight Forming a mixed powder by compression molding the mixture powder; and sintering the molded body at 1600 to 1800 ° C under a reducing gas atmosphere to provide a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body, comprising the steps of: . That is, it is the prior patent, as shown in Fig A flowchart of 1, UO 2 after producing the U 3 O 8 powder by oxidizing the sintered pellet scrap, adding them to the UO 2 powder to prepare a UO 2 nuclear fuel sintered bodies.

그러나, 상기 선행특허에서는 전술한 바와 같이 U3O8 분말이 최대 15 중량% 포함되는 것에 그치고 있음을 알 수 있다.
However, in the above-mentioned prior art, as described above, it can be seen that the maximum content of U 3 O 8 powder is at most 15 wt%.

이에, 본 발명자들은 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가됨에 따라 소결펠렛의 소결밀도가 감소하는 것을 감축하는 방법을 연구하던 중, UO2 스크랩을 산화시켜 만든 U3O8 분말을 분쇄한 후, 이를 UO2 분말에 첨가함으로서 동일한 양의 U3O8을 첨가하더라도 종래의 방법보다 소결밀도를 더욱 높일 수 있음을 발견하고, 본 발명의 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 완성하였다.
The inventors of the present invention studied a method of reducing the sintered density reduction of sintered pellets due to the addition of U 3 O 8 powder to UO 2 powder, and found that U 3 O 8 powder made by oxidizing UO 2 scrap was crushed And then added to the UO 2 powder to increase the sintering density even by adding the same amount of U 3 O 8 to the conventional method. The UO 2 sintering density reduction and reduction of UO 2 according to the U 3 O 8 addition of the present invention .

본 발명의 목적은 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method for reducing the sintering density of UO 2 according to U 3 O 8 addition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);Crushing the U 3 O 8 powder prepared in the step 1 (step 2);

상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder and mixing (step 3);

상기 단계 3의 혼합분말을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및A step (4) of forming a molded body by molding the mixed powder of the step 3; And

상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 제공한다.
And a step (S 5) of sintering the shaped body produced in the step 4 in a reducing gas atmosphere, wherein the UO 2 sintering density is reduced by the addition of U 3 O 8 .

또한, 본 발명은In addition,

UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);Crushing the U 3 O 8 powder prepared in the step 1 (step 2);

상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 대하여 1 내지 50 중량%의 비율로 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50% by weight and mixing (step 3);

상기 단계 3의 혼합분말을 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및A step (step 4) of producing a molded body by pressure-molding the mixed powder of step 3 at a pressure of 100 to 500 MPa; And

상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하는 UO2 소결펠렛의 제조방법을 제공한다.
And sintering the shaped body produced in the step 4 in a reducing gas atmosphere (step 5). The present invention also provides a method for producing the UO 2 sintered pellet.

나아가, 본 발명은Further,

상기 제조방법을 통해 1 내지 50 중량%의 비율로 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가되어 제조되고, 소결밀도가 94 내지 97 %이론밀도(% T.D)인 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛을 제공한다.
Wherein the UO 2 sintered pellet is produced by adding U 3 O 8 powder to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50 wt% through the above-described production process, and the sintered density is 94 to 97% theoretical density (% TD) .

본 발명에 따른 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법은 동일한 제조 조건하에서 높은 소결밀도를 갖는 소결펠렛을 제조할 수 있으며, 다량의 U3O8 분말을 첨가하더라도 핵연료 시방에 적합한 소결밀도를 얻을 수 있다. 또한, 분말의 특성에 따라 U3O8을 다량 첨가할 수 있어 소결펠렛의 강도를 증대시킬 수 있으므로 제조 및 운반시 취급이 좀 더 용이한 효과가 있다.
UO 2 sintered density decreases relief screen method in accordance with the U 3 O 8 was added according to the present invention can be produced a sintered pellet having a high sintered density under the same manufacturing conditions, even if adding a large quantity of U 3 O 8 powder, a fuel specifications A suitable sintering density can be obtained. In addition, U 3 O 8 can be added in a large amount depending on the characteristics of the powder, so that the strength of the sintered pellet can be increased, which makes it easier to handle during manufacture and transportation.

도 1은 UO2 스크랩을 이용하여 UO2 핵연료 소결펠렛을 제조하는 종래의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고;
도 2는 본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고;
도 3은 분쇄되지 않은 U3O8 분말과, 분쇄된 U3O8 분말을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고;
도 4는 U3O8 분말의 첨가량에 따른 UO2 소결펠렛의 소결밀도 변화를 나타낸 그래프이고;
도 5는 U3O8 분말이 15 중량% 첨가된 경우, 소결온도에 따른 UO2 소결펠렛의 소결밀도 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a UO 2 FIG. 3 is a flowchart showing a conventional manufacturing method for producing UO 2 fuel sintered pellets using scrap; FIG.
FIG. 2 is a flowchart sequentially showing a method of reducing and decreasing the sintering density of UO 2 according to the present invention;
3 is not crushed U 3 O 8 Powder and pulverized U 3 O 8 A photograph of the powder observed with a scanning electron microscope;
4 is U 3 O 8 Graph showing changes in sintered density of UO 2 sintered pellets depending on the amount of powder added;
FIG. 5 shows the U 3 O 8 FIG. 5 is a graph showing a sintered density change of UO 2 sintered pellets according to sintering temperature when 15 wt% of powder is added. FIG.

본 발명은The present invention

UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);The U 3 O 8 prepared in the above step 1 Pulverizing the powder (step 2);

상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder and mixing (step 3);

상기 단계 3의 혼합분말을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및A step (4) of forming a molded body by molding the mixed powder of the step 3; And

상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 제공한다.
And a step (S 5) of sintering the shaped body produced in the step 4 in a reducing gas atmosphere, wherein the UO 2 sintering density is reduced by the addition of U 3 O 8 .

이때, 본 발명에 따른 상기 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법을 순차적으로 나타낸 순서도를 도 2에 도시하였고, 도 2를 참조하여 이하 본 발명을 상세히 설명한다.
FIG. 2 is a flow chart sequentially illustrating the method for reducing and decreasing the sintered density of UO 2 according to the present invention. FIG. 2 is a detailed view of the present invention.

본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 있어서, 단계 1은 UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계이다.In the method of reducing the sintering density of UO 2 according to the present invention, step 1 is a step of oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder.

상기 단계 1의 UO2 스크랩은 UO2 소결펠렛 제조공정에서 발생하는 품질기준에 적합하지 않은 제품 등을 의미하는 것으로, UO2 스크랩은 불량 성형 펠렛, 불량 소결 펠렛, 연삭으로 인해 발생한 절삭량 등이 있다. 이 중에서 불량 성형펠렛의 UO2 스크랩은 일반적으로 소결시킨 후, 소결 펠렛 제조에 이용될 수 있다.The UO 2 scrap in step 1 means a product that does not meet the quality standards generated in the UO 2 sintered pellet manufacturing process, and UO 2 scrap has a defect amount due to defective shaped pellets, defective sintered pellets, and grinding . Among them, UO 2 scrap of defective shaped pellets can generally be used for producing sintered pellets after sintering.

한편, U3O8은 UO2에 첨가하여 소결시키면 밀도감소재 및 기공형성제 역할을 하며, 경우에 따라 강도강화재로서의 역할을 할 수 있는바, UO2 핵연료 소결펠렛의 제조시에 UO2 분말에 첨가되어 사용될 수 있다. On the other hand, when U 3 O 8 is added to UO 2 and sintered, it acts as a density-sensitive material and a pore-forming agent. In some cases, UO 2 can act as a strength reinforcement material. In producing UO 2 fuel sintered pellets, UO 2 May be added to the powder.

이에, 본 발명에 따른 상기 단계 1에서는 불량펠렛들을 의미하는 UO2 스크랩을 산화시켜 UO2 분말에 첨가할 수 있는 U3O8 분말을 제조하며, 이때, 단계 1의 산화는 대기 분위기 하에서 350 내지 700 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 400 내지 500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이와 같이, UO2 스크랩을 산화시키면 UO2 스크랩이 U3O8으로 변하며, 밀도 감소에 의한 부피팽창으로 인하여 U3O8 분말이 형성된다. Thus, in step 1 according to the present invention, UO 2 scrap, which means defective pellets, is oxidized to produce UO 2 Preparing a U 3 O 8 powder which can be added to the powder, and, at this time, oxidation of the step 1 may be carried out at a temperature of 350 to 700 ℃ under air atmosphere, and preferably may be carried out at a temperature ranging from 400 to 500 ℃ have. In this way, oxidation of UO 2 UO 2 scrap scrap varies as U 3 O 8, due to the volume expansion due to the reduced density of U 3 O 8 Powder is formed.

한편, 상기 단계 1의 산화가 350 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 산화되는 U3O8 분말의 입자는 미세하지만 산화되는 시간이 오래 걸리는 문제가 있으며, 단계 1의 산화가 700 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 U3O8이 급격하게 형성됨에 따라 조대한 U3O8 입자가 형성되는 문제가 있다.
On the other hand, when the oxidation of the step 1 is carried out at a temperature of less than 350 ° C, the particles of the U 3 O 8 powder to be oxidized are fine, but the oxidation takes a long time. When the reaction is carried out at a temperature, there is a problem that coarse U 3 O 8 particles are formed as U 3 O 8 is rapidly formed.

본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계이다.In the method for reducing the sintered density of UO 2 according to the present invention, step 2 is a step of reducing the sintering density of U 3 O 8 And pulverizing the powder.

상기 단계 1에서 UO2 스크랩을 산화시켜 제조된 U3O8 분말의 입자 크기는 대략 10 ㎛ 정도로 알려져 있으며, 이는 대략 UO2 소결펠렛의 결정립 크기와 비슷한 정도의 수준이다. 이때, 본 발명에 따른 상기 단계 2에서는 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하여, 입자크기를 1 ㎛ 이하로 감소시키며, 바람직하게는 0.1 내지 1 ㎛의 입자크기로 U3O8 분말을 분쇄한다. 상기의 입자크기 범위로 U3O8 분말이 분쇄됨에 따라 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하는 경우 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛의 소결밀도가 감소되는 정도를 경감시킬 수 있다.The particle size of the U 3 O 8 powder prepared by oxidizing the UO 2 scrap in the step 1 is known to be about 10 μm, which is about the same as the grain size of the UO 2 sintered pellet. At this time, in the step 2 according to the present invention, the U 3 O 8 Pulverized powder, reduces the particle size to less than 1 ㎛, preferably U 3 O 8 to a particle size of 0.1 to 1 ㎛ The powder is pulverized. In the above particle size range, U 3 O 8 As the powder was crushed, crushed U 3 O 8 When the powder is added to the UO 2 powder, the degree of reduction in the sintered density of the ultimately produced UO 2 sintered pellet can be reduced.

한편, 상기 단계 2의 분쇄는 볼밀(ball mill), 바스켓 밀(basket mill), 어트리션밀(attrition mill), 비드밀(bead mill), 햄머밀(hammer mill), 다이나믹 밀(dynamic mill) 등의 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 다이나믹 밀을 이용하여 분쇄가 수행되는 것이 바람직하다.
Meanwhile, the pulverization of the step 2 may be performed using a ball mill, a basket mill, an attrition mill, a bead mill, a hammer mill, a dynamic mill, etc. , And it is preferable that pulverization is carried out by using a dynamic mill.

본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합하는 단계이다.In the method for reducing the sintering density of UO 2 according to the present invention, step 3 is a step of adding U 3 O 8 powder pulverized in step 2 to UO 2 powder and mixing.

전술한 바와 같이, U3O8은 밀도감소재 및 기공형성제로서, 경우에 따라 강도강화재로서 UO2 핵연료 소결펠렛의 제조시에 UO2에 첨가될 수 있다. As mentioned above, U 3 O 8 is a density sensitive material and a pore former, which can optionally be added to UO 2 in the production of UO 2 fueled sintered pellets as a strength reinforcement.

이에, 상기 단계 3에서는 상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합한다. 이때, 상기 단계 3의 U3O8 분말 첨가량은 특별히 제한되지는 않지만, U3O8 분말의 첨가에 따른 소결밀도 감소를 감안하여 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛이 94 내지 96.5 %T.D.를 나타낼 수 있을 정도로 U3O8 분말의 첨가량을 조절하는 것이 바람직하다.
In the step 3, the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 is added to the UO 2 powder and mixed. At this time, although the amount of U 3 O 8 powder added in step 3 is not particularly limited, the UO 2 sintered pellet finally prepared in consideration of the reduction in sintering density due to the addition of U 3 O 8 powder exhibits 94 to 96.5% TD It is preferable to control the addition amount of the U 3 O 8 powder.

한편, 상기 단계 3의 U3O8 분말은 U3O8 분말을 분쇄하지 않았던 종래기술과 비교하여 더욱 많은 량으로 UO2 분말에 첨가될 수 있다. 이는 단계 3에서 첨가되는 U3O8 분말이 분쇄됨에 따라 입자크기가 작아졌기 때문으로, 종래기술과 비교하여 더욱 많은 양의 U3O8 분말이 첨가되더라도 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛이 94 내지 96.5 %T.D.를 나타낼 수 있다.On the other hand, the U 3 O 8 powder in the step 3 can be added to the UO 2 powder in a larger amount as compared with the conventional method in which the U 3 O 8 powder is not pulverized. This is because the UO 2 sintered pellets to be finally produced are in the range of 94% or more, even though a larger amount of U 3 O 8 powder is added as compared with the prior art because the U 3 O 8 powder added in step 3 is pulverized, To 96.5% TD.

아울러, 동일한 양의 U3O8 분말이 첨가되더라도 종래기술과 비교하여 UO2 소결펠렛이 더욱 높은 소결밀도를 나타낼 수 있다.
In addition, even when the same amount of U 3 O 8 powder is added, the UO 2 sintered pellet can exhibit a higher sintered density compared to the prior art.

본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 있어서, 단계 4는 상기 단계 3의 혼합분말을 성형하여 성형체를 제조하는 단계이다.In the method for reducing the sintered density of UO 2 according to the present invention, Step 4 is a step of forming a molded body by molding the mixed powder of Step 3.

상기 단계 4의 성형을 통해 단계 3에서 U3O8 분말과 UO2 분말이 혼합된 혼합분말을 성형체로 제조할 수 있으며, 이때 상기 단계 4의 성형은 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 수행될 수 있다.In the step 4, the mixed powder in which the U 3 O 8 powder and the UO 2 powder are mixed can be formed into a molded body in step 3, wherein the molding in step 4 is performed by pressure molding at a pressure of 100 to 500 MPa .

한편, 상기 단계 4의 성형이 100 MPa 미만의 압력으로 가압성형되는 경우에는 혼합분말이 충분히 압축되지 않아 건전성이 취약하며, 이로 인하여 다음 공정으로의 이동 및 처리과정에서 성형체를 취급하기 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 성형이 500 MPa을 초과하는 압력으로 가압성형되는 경우에는 과도한 압력으로 압축됨에 따라 성형체의 균열 등이 발생하는 문제가 있다.
On the other hand, when the molding of step 4 is press-molded under a pressure of less than 100 MPa, the mixed powder is not sufficiently compressed, so that the pristine property is poor, which makes it difficult to handle the molded body in the process of moving and processing to the next step . Further, when the molding is press-molded at a pressure exceeding 500 MPa, there is a problem that the molded body is cracked due to excessive pressure.

본 발명에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법에 있어서, 단계 5는 상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계이다.In the method for reducing the sintered density of UO 2 according to the present invention, Step 5 is a step of sintering the formed body produced in Step 4 in a reducing gas atmosphere.

상기 단계 5의 소결은 단계 4에서 제조된 성형체를 환원시켜 UO2 소결펠렛을 제조하기 위한 것으로, 일반적으로 UO2 분말의 O/U(우라늄/산소) 비는 2.00을 상회하며, 나아가 상기 성형체는 U3O8 분말이 첨가된 상태이기 때문에 O/U비를 2.00으로 조절하기 위해서는 환원성 분위기에서 소결이 수행되어야만 한다. 이에 상기 단계 5의 소결은 환원성 분위기, 예를 들어 수소(H2)분위기 하에서 수행될 수 있으며, 이를 통해 UO2 소결펠렛을 제조할 수 있다.The sintering in step 5 is for reducing UO 2 sintered pellets by reducing the compacts produced in step 4. Generally, the O / U (uranium / oxygen) ratio of UO 2 powder is higher than 2.00, U 3 O 8 Since the powder is added, sintering should be performed in a reducing atmosphere in order to adjust the O / U ratio to 2.00. The sintering in step 5 may be performed in a reducing atmosphere, for example, in a hydrogen (H 2 ) atmosphere, thereby producing a UO 2 sintered pellet.

한편, 상기 단계 5의 소결은 1600 내지 1800 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 단계 5의 소결이 1600 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 핵연료 시방(Specification)에 적합한 UO2 소결펠렛이 제조되지 않는 문제가 있으며, 상기 단계 5의 소결이 1800 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 가열장치의 제조 및 이의 유지가 어려운 문제가 있다. Meanwhile, it is preferable that the sintering of step 5 is performed at a temperature of 1600 to 1800 ° C. If the sintering of step 5 is carried out at a temperature of less than 1600 ° C, there is a problem in that UO 2 sintered pellets suitable for the specification of fuel are not produced, and the sintering of step 5 is performed at a temperature exceeding 1800 ° C There is a problem that it is difficult to manufacture and maintain the heating device.

아울러, 상기 소결이 수행되는 시간은 소결온도에 따라 변동될 수 있는 부분으로, 일반적으로 1 내지 30 시간 동안 수행될 수 있으나, 사용된 UO2 분말 및 U3O8 분말의 특성에 따라 1 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.
In addition, the time during which the sintering is performed may be varied depending on the sintering temperature, and may be generally performed for 1 to 30 hours. However, the UO 2 powder and U 3 O 8 Depending on the nature of the powder, it may be carried out for 1 to 10 hours.

본 발명에 따른 상기 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법은 전술한 바와 같이, UO2 스크랩을 산화시켜 형성된 U3O8 분말을 분쇄하며, 이에 따라 종래의 UO2 소결펠렛 제조방법과 비교하여 UO2 소결밀도가 감소되는 것을 경감시킬 수 있다.The UO 2 sintered density decreases relief screen process according to the invention, U 3 O 8 formed by oxidizing the scrap UO 2 as described above, The powder can be pulverized, thereby reducing the decrease in sintered density of UO 2 as compared with the conventional method of producing a sintered pellet of UO 2 .

즉, U3O8은 UO2에 첨가하여 소결시키면 밀도감소재 및 기공형성제 역할을 수행할 수 있어 UO2 소결펠렛 제조시 일반적으로 사용되어 왔다. 그러나, O/U비를 2.00으로 조절하기 위하여 환원분위기에서 소결을 수행하는 경우 U3O8이 UO2로 환원되면서 UO2 모재(matrix)에 기공이 형성되면서 소결밀도가 감소하는 경향을 나타내었다. 즉, UO2에 U3O8을 첨가할 경우, U3O8 첨가량에 따라 UO2 소결펠렛의 소결밀도는 선형적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서, UO2 소결펠렛의 소결밀도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, U3O8 첨가는 제한적으로 수행될 수 밖에 없었다.That is, when U 3 O 8 is added to UO 2 and sintered, the UO 2 sintered pellet can be used as a density-sensitive material and a pore-forming agent. However, in the case of performing the sintering in a reducing atmosphere to O / adjusting the U ratio to 2.00 while U 3 O 8, this pore-former in the UO 2 base material (matrix) as reduced to UO 2 tended to decrease the sintered density . That is, the addition of the U 3 O 8 to UO 2, UO 2 sintered density of the sintered pellets according to the U 3 O 8 are added amount tends to decrease linearly. Therefore, in order to prevent the sintering density of the UO 2 sintered pellet from being lowered, the addition of U 3 O 8 was limited.

그러나, 본 발명에 따른 상기 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법은 UO2 스크랩을 산화시켜 형성된 U3O8 분말을 분쇄하여 UO2 분말에 첨가함에 따라 소결밀도가 저하되는 것을 상대적으로 경감시킬 수 있어, 동일한 양의 U3O8 분말이 첨가되더라도 더욱 높은 소결밀도인 소결펠렛을 제조할 수 있다. 또한, 종래기술과 비교하여 상대적으로 많은 양의 U3O8 분말을 사용하더라도 핵연료급으로 평가되는 94 내지 96.5 %T.D.인 소결펠렛을 제조할 수 있는 효과가 있다.
However, the method of reducing the sintered density of UO 2 according to the present invention is characterized in that U 3 O 8 formed by oxidizing UO 2 scrap The powder was pulverized to obtain UO 2 It is possible to relatively reduce the sintering density from being lowered by the addition to the powder, so that the same amount of U 3 O 8 Sintered pellets having a higher sintering density can be produced even if a powder is added. In addition, a relatively large amount of U 3 O 8 It is possible to produce sintered pellets having a TD of 94 to 96.5%, which is evaluated as a nuclear fuel grade, even if powder is used.

또한, 본 발명은In addition,

UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);The U 3 O 8 prepared in the above step 1 Pulverizing the powder (step 2);

상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 대하여 1 내지 50 중량%의 비율로 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50% by weight and mixing (step 3);

상기 단계 3의 혼합분말을 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및A step (step 4) of producing a molded body by pressure-molding the mixed powder of step 3 at a pressure of 100 to 500 MPa; And

상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하는 UO2 소결펠렛의 제조방법을 제공한다.
It provides a process for the production of sintered UO 2 pellets containing; step of sintering the shaped body is manufactured in a reducing gas atmosphere (5) in step 4 above.

이하, 본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for producing the UO 2 sintered pellet according to the present invention will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법에 있어서, 단계 1은 UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계이다.In the method of manufacturing the UO 2 sintered pellet according to the present invention, step 1 is a step of oxidizing the UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder.

상기 단계 1의 UO2 스크랩은 UO2 소결펠렛 제조공정에서 발생하는 품질기준에 적합하지 않은 제품 등을 의미하는 것으로, UO2 스크랩은 불량 성형 펠렛, 불량 소결 펠렛, 연삭으로 인해 발생한 절삭량 등이 있다. 이 중에서 불량 성형펠렛의 UO2 스크랩은 일반적으로 소결시킨 후, 소결 펠렛 제조에 이용될 수 있다.The UO 2 scrap in step 1 means a product that does not meet the quality standards generated in the UO 2 sintered pellet manufacturing process, and UO 2 scrap has a defect amount due to defective shaped pellets, defective sintered pellets, and grinding . Among them, UO 2 scrap of defective shaped pellets can generally be used for producing sintered pellets after sintering.

한편, U3O8은 UO2에 첨가하여 소결시키면 밀도감소재 및 기공형성제 역할을 하며, 경우에 따라 강도강화재로서의 역할을 할 수 있는바, UO2 핵연료 소결펠렛의 제조시에 UO2 분말에 첨가되어 사용될 수 있다. On the other hand, when U 3 O 8 is added to UO 2 and sintered, it acts as a density-sensitive material and a pore-forming agent. In some cases, UO 2 can act as a strength reinforcement material. In producing UO 2 fuel sintered pellets, UO 2 May be added to the powder.

이에, 본 발명에 따른 상기 단계 1에서는 불량펠렛들을 의미하는 UO2 스크랩을 산화시켜 UO2 분말에 첨가할 수 있는 U3O8 분말을 제조하며, 이때, 단계 1의 산화는 대기 분위기 하에서 350 내지 700 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 400 내지 500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이와 같이, UO2 스크랩을 산화시키면 UO2 스크랩이 U3O8으로 변하며, 밀도 감소에 의한 부피팽창으로 인하여 U3O8 분말이 형성된다. Thus, in step 1 according to the present invention, UO 2 scrap, which means defective pellets, is oxidized to produce UO 2 Preparing a U 3 O 8 powder which can be added to the powder, and, at this time, oxidation of the step 1 may be carried out at a temperature of 350 to 700 ℃ under air atmosphere, and preferably may be carried out at a temperature ranging from 400 to 500 ℃ have. In this way, oxidation of UO 2 UO 2 scrap scrap varies as U 3 O 8, due to the volume expansion due to the reduced density of U 3 O 8 Powder is formed.

한편, 상기 단계 1의 산화가 350 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 산화되는 U3O8 분말의 입자는 미세하지만 산화되는 시간이 오래 걸리는 문제가 있으며, 단계 1의 산화가 700 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 U3O8이 급격하게 형성됨에 따라 조대한 U3O8 입자가 형성되는 문제가 있다.
On the other hand, when the oxidation of the step 1 is carried out at a temperature of less than 350 ° C, the particles of the U 3 O 8 powder to be oxidized are fine, but the oxidation takes a long time. When the reaction is carried out at a temperature, there is a problem that coarse U 3 O 8 particles are formed as U 3 O 8 is rapidly formed.

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계이다.In the method for producing a UO 2 sintered pellet according to the present invention, step 2 is a step of forming U 3 O 8 And pulverizing the powder.

상기 단계 1에서 UO2 스크랩을 산화시켜 제조된 U3O8 분말의 입자 크기는 대략 10 ㎛ 정도로 알려져 있으며, 이는 대략 UO2 소결펠렛의 결정립 크기와 비슷한 정도의 수준이다. 이때, 본 발명에 따른 상기 단계 2에서는 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하여, 입자크기를 1 ㎛ 이하로 감소시키며, 바람직하게는 0.1 내지 1 ㎛의 입자크기로 U3O8 분말을 분쇄한다. 상기의 입자크기 범위로 U3O8 분말이 분쇄됨에 따라 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하는 경우 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛의 소결밀도가 감소되는 정도를 경감시킬 수 있다.The particle size of the U 3 O 8 powder prepared by oxidizing the UO 2 scrap in the step 1 is known to be about 10 μm, which is about the same as the grain size of the UO 2 sintered pellet. At this time, in the step 2 according to the present invention, the U 3 O 8 Pulverized powder, reduces the particle size to less than 1 ㎛, preferably U 3 O 8 to a particle size of 0.1 to 1 ㎛ The powder is pulverized. In the above particle size range, U 3 O 8 As the powder was crushed, crushed U 3 O 8 When the powder is added to the UO 2 powder, the degree of reduction in the sintered density of the ultimately produced UO 2 sintered pellet can be reduced.

한편, 상기 단계 2의 분쇄는 볼밀(ball mill), 바스켓 밀(basket mill), 어트리션밀(attrition mill), 비드밀(bead mill), 햄머밀(hammer mill), 다이나믹 밀(dynamic mill) 등의 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 다이나믹 밀을 이용하여 분쇄가 수행되는 것이 바람직하다.
Meanwhile, the pulverization of the step 2 may be performed using a ball mill, a basket mill, an attrition mill, a bead mill, a hammer mill, a dynamic mill, etc. , And it is preferable that pulverization is carried out by using a dynamic mill.

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 대하여 1 내지 50 중량%의 비율로 첨가하고 혼합하는 단계이다.In the method of manufacturing the UO 2 sintered pellet according to the present invention, the step 3 is a step of adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50 wt% and mixing.

전술한 바와 같이, U3O8은 밀도감소재 및 기공형성제로서, 경우에 따라 강도강화재로서 UO2 핵연료 소결펠렛의 제조시에 UO2에 첨가될 수 있다. As mentioned above, U 3 O 8 is a density sensitive material and a pore former, which can optionally be added to UO 2 in the production of UO 2 fueled sintered pellets as a strength reinforcement.

이에, 상기 단계 3에서는 상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합한다. 이때, 상기 단계 3의 U3O8 분말은 U3O8 분말의 첨가에 따른 소결밀도 감소를 감안하여 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛이 94 내지 96.5 %T.D.를 나타낼 수 있을 정도로 U3O8 분말의 첨가량을 조절하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 단계 3에서는 최종적으로 제조되는 UO2 소결펠렛이 94 내지 96.5 %T.D.를 나타낼 수 있도록 1 내지 50 중량%의 비율로 U3O8 분말을 첨가한다.In the step 3, the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 is added to the UO 2 powder and mixed. At this time, in step 3 U 3 O 8 powder is U 3 O 8, so the UO 2 sintered pellet is finally prepared by in view of the sintering density decreases with the addition of the powder can represent 94 to 96.5% TD U 3 O 8 It is preferable to control the addition amount of the powder. Therefore, in step 3, U 3 O 8 powder is added in a proportion of 1 to 50% by weight so that the ultimately produced UO 2 sintered pellet can exhibit 94 to 96.5% TD.

종래의 제조방법에서는 약 15 중량%의 U3O8 분말이 첨가되는 경우 UO2 소결펠렛이 약 94 %T.D.를 나타낼 수 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법은 50 중량%의 U3O8 분말이 첨가되더라도 UO2 소결펠렛이 약 94 %T.D.를 나타낼 수 있어 종래기술보다 더욱 많은 양의 U3O8 분말을 첨가할 수 있다. In the conventional production method, UO 2 sintered pellets can exhibit about 94% TD when about 15% by weight of U 3 O 8 powder is added. However, the UO 2 sintered pellet according to the present invention can produce about 94% TD of UO 2 sintered pellets even when 50 wt% of U 3 O 8 powder is added, so that a larger amount of U 3 O 8 Powder may be added.

이때, 상기 단계 3에서 종래기술보다 많은 양의 U3O8 분말을 첨가할 수 있는 것은 단계 2에서 U3O8 분말을 분쇄하여 입자크기를 1 ㎛ 이하로 줄였기 때문이다. 즉, 종래기술에서 사용되었던 분쇄가 수행되지않은 U3O8 분말은 입자크기가 약 10 ㎛인 것으로 알려져 있었다. 반면, 상기 단계 2의 분쇄를 통해 U3O8 분말의 입자크기가 1 ㎛ 이하로 줄어든 경우, U3O8 분말의 첨가에 따른 UO2 소결펠렛의 소결밀도가 감소되는 정도를 경감시킬 수 있어 종래기술보다 더욱 많은 양의 U3O8 분말을 첨가할 수 있다. In this case, in step 3, a larger amount of U 3 O 8 powder can be added than in the prior art because the U 3 O 8 powder is pulverized in step 2 to reduce the particle size to 1 μm or less. That is, the U 3 O 8 powder which had not been pulverized as used in the prior art was known to have a particle size of about 10 μm. On the other hand, when the particle size of the U 3 O 8 powder is reduced to 1 μm or less through the pulverization in the step 2, the degree of decrease in the sintered density of the UO 2 sintered pellet due to the addition of U 3 O 8 powder can be reduced A greater amount of U 3 O 8 powder than the prior art can be added.

아울러, 동일한 양의 U3O8 분말이 첨가되더라도 종래기술과 비교하여 UO2 소결펠렛이 더욱 높은 소결밀도를 나타낼 수 있다.
In addition, even when the same amount of U 3 O 8 powder is added, the UO 2 sintered pellet can exhibit a higher sintered density compared to the prior art.

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법에 있어서, 단계 4는 상기 단계 3의 혼합분말을 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하는 단계이다.In the method of producing the UO 2 sintered pellet according to the present invention, step 4 is a step of press molding the mixed powder of step 3 at a pressure of 100 to 500 MPa to produce a molded article.

상기 단계 4의 성형을 통해 단계 3에서 U3O8 분말과 UO2 분말이 혼합된 혼합분말을 성형체로 제조할 수 있으며, 이때 상기 단계 4의 성형은 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 수행될 수 있다.In the step 4, the mixed powder in which the U 3 O 8 powder and the UO 2 powder are mixed can be formed into a molded body in step 3, wherein the molding in step 4 is performed by pressure molding at a pressure of 100 to 500 MPa .

한편, 상기 단계 4의 성형이 100 MPa 미만의 압력으로 가압성형되는 경우에는 혼합분말이 충분히 압축되지 않아 건전성이 취약하며, 이로 인하여 다음 공정으로의 이동 및 처리과정에서 성형체를 취급하기 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 성형이 500 MPa을 초과하는 압력으로 가압성형되는 경우에는 과도한 압력으로 압축됨에 따라 성형체의 균열 등이 발생하는 문제가 있다.
On the other hand, when the molding of step 4 is press-molded under a pressure of less than 100 MPa, the mixed powder is not sufficiently compressed, so that the pristine property is poor, which makes it difficult to handle the molded body in the process of moving and processing to the next step . Further, when the molding is press-molded at a pressure exceeding 500 MPa, there is a problem that the molded body is cracked due to excessive pressure.

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛의 제조방법에 있어서, 단계 5는 상기 단계 4에서 제조된 성형체를 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계이다.In the method of producing the UO 2 sintered pellet according to the present invention, step 5 is a step of sintering the compact produced in step 4 in a reducing gas atmosphere.

상기 단계 5의 소결은 단계 4에서 제조된 성형체를 환원시켜 UO2 소결펠렛을 제조하기 위한 것으로, 일반적으로 UO2 분말의 O/U(우라늄/산소) 비는 2.00을 상회하며, 나아가 상기 성형체는 U3O8 분말이 첨가된 상태이기 때문에 O/U비를 2.00으로 조절하기 위해서는 환원성 분위기에서 소결이 수행되어야만 한다. 이에 상기 단계 5의 소결은 환원성 분위기, 예를 들어 수소(H2)분위기 하에서 수행될 수 있으며, 이를 통해 UO2 소결펠렛을 제조할 수 있다.The sintering in step 5 is for reducing UO 2 sintered pellets by reducing the compacts produced in step 4. Generally, the O / U (uranium / oxygen) ratio of UO 2 powder is higher than 2.00, U 3 O 8 Since the powder is added, sintering should be performed in a reducing atmosphere in order to adjust the O / U ratio to 2.00. The sintering in step 5 may be performed in a reducing atmosphere, for example, in a hydrogen (H 2 ) atmosphere, thereby producing a UO 2 sintered pellet.

한편, 상기 단계 5의 소결은 1600 내지 1800 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 단계 5의 소결이 1600 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 핵연료 시방(Specification)에 적합한 UO2 소결펠렛이 제조되지 않는 문제가 있으며, 상기 단계 5의 소결이 1800 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 가열장치의 제조 및 이의 유지가 어려운 문제가 있다. Meanwhile, it is preferable that the sintering of step 5 is performed at a temperature of 1600 to 1800 ° C. If the sintering of step 5 is carried out at a temperature of less than 1600 ° C, there is a problem in that UO 2 sintered pellets suitable for the specification of fuel are not produced, and the sintering of step 5 is performed at a temperature exceeding 1800 ° C There is a problem that it is difficult to manufacture and maintain the heating device.

아울러, 상기 소결이 수행되는 시간은 소결온도에 따라 변동될 수 있는 부분으로, 일반적으로 1 내지 30 시간 동안 수행될 수 있으나, 사용된 UO2 분말 및 U3O8 분말의 특성에 따라 1 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.
In addition, the time during which the sintering is performed may be varied depending on the sintering temperature, and may be generally performed for 1 to 30 hours. However, the UO 2 powder and U 3 O 8 Depending on the nature of the powder, it may be carried out for 1 to 10 hours.

나아가, 본 발명은Further,

상기 제조방법을 통해 1 내지 50 중량%의 비율로 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가되어 제조되고, 소결밀도가 94 내지 97 %이론밀도(% T.D)인 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛을 제공한다.
Wherein the UO 2 sintered pellet is produced by adding U 3 O 8 powder to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50 wt% through the above-described production process, and the sintered density is 94 to 97% theoretical density (% TD) .

본 발명에 따른 UO2 소결펠렛은 상기 제조방법을 통해 1 내지 50 중량%의 비율로 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가되어 제조된 것으로서, 종래기술과 비교하여 더욱 많은 양의 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가됨에도 불구하고, 소결밀도가 94 내지 97 %이론밀도(% T.D)를 나타낼 수 있다.In the present invention UO 2 sintered pellets according to the ratio of 1 to 50% by weight through the method for manufacturing U 3 O 8 powder, the more amount as compared with the such, the prior art manufacturing is added to the UO 2 powder U 3 O Although the 8 powder is added to the UO 2 powder, the sintered density may represent 94 to 97% theoretical density (% TD).

종래기술에 따르면 U3O8은 UO2에 첨가하여 소결시키면 밀도감소재 및 기공형성제 역할을 수행할 수 있어 UO2 소결펠렛 제조시 일반적으로 사용되어 왔다. 그러나, O/U비를 2.00으로 조절하기 위하여 환원분위기에서 소결을 수행하는 경우 U3O8이 UO2로 환원되면서 UO2 모재(matrix)에 기공이 형성되면서 소결밀도가 감소하는 경향을 나타내었다. 즉, UO2에 U3O8을 첨가할 경우, U3O8 첨가량에 따라 UO2 소결펠렛의 소결밀도는 선형적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서, UO2 소결펠렛의 소결밀도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, U3O8 첨가는 제한적으로 수행될 수 밖에 없었다.According to the prior art, U 3 O 8 is added to UO 2 and sintered to serve as a density-sensitive material and a pore-forming agent, and thus it has been generally used in the production of UO 2 sintered pellets. However, in the case of performing the sintering in a reducing atmosphere to O / adjusting the U ratio to 2.00 while U 3 O 8, this pore-former in the UO 2 base material (matrix) as reduced to UO 2 tended to decrease the sintered density . That is, the addition of the U 3 O 8 to UO 2, UO 2 sintered density of the sintered pellets according to the U 3 O 8 are added amount tends to decrease linearly. Therefore, in order to prevent the sintering density of the UO 2 sintered pellet from being lowered, the addition of U 3 O 8 was limited.

그러나, 본 발명에 따른 상기 UO2 소결펠렛은 UO2 스크랩을 산화시켜 형성된 U3O8 분말을 분쇄하여 UO2 분말에 첨가함에 따라 소결밀도가 저하되는 것을 상대적으로 경감시킬 수 있어, 동일한 양의 분쇄되지 않은 U3O8 분말이 첨가된 경우보다 더욱 높은 소결밀도를 나타낼 수 있다. 또한, 종래기술과 비교하여 상대적으로 많은 양의 U3O8 분말이 사용하더라도 94 내지 97 %T.D.인 소결밀도를 나타낼 수 있다.
However, in the UO 2 sintered pellet according to the present invention, the U 3 O 8 powder formed by oxidizing the UO 2 scrap is crushed to produce UO 2 It is possible to relatively reduce the sintering density from being lowered by adding to the powder, so that the same amount of unbranched U 3 O 8 It is possible to exhibit a higher sintered density than when powder is added. In addition, a relatively large amount of U 3 O 8 Even if the powder is used, the sintered density can be 94 to 97% TD.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

<실시예> UO2 소결펠렛의 제조<Examples> Preparation of UO 2 sintered pellets

단계 1 : 이론밀도가 96%T.D.인 UO2 소결펠렛을 450 ℃의 온도인 대기 분위기하에서 4 시간 동안 산화시켜 U3O8 분말을 제조하였다. 이때, 상기 산화를 통해 제조된 U3O8 분말의 비표면적은 0.53 m2/g, 평균입자크기는 10㎛로 나타났으며, 겉보기밀도는 1.69 g/cm3으로 나타났다
Step 1: UO 2 sintered pellets having a theoretical density of 96% TD were oxidized at 450 ° C. for 4 hours in the atmosphere to prepare U 3 O 8 powder. At this time, the U 3 O 8 The specific surface area of the powder was 0.53 m 2 / g, the average particle size was 10 μm, and the apparent density was 1.69 g / cm 3

단계 2 : 상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 대한민국 등록특허 제10-484537호에 개시된 다이나믹 밀을 이용하여 1 내지 8시간(1, 2, 4 및 8 시간) 동안 밀링하여 분쇄하였다. 이때, 밀링이 2시간 동안 수행되어 분쇄된 U3O8 분말의 비표면적은 2.44 m2/g, 겉보기밀도는 2.01 g/cm3, 평균 입자크기는 평균 약 1㎛로 나타났다. Step 2: The U 3 O 8 powder prepared in the step 1 was milled for 1 to 8 hours (1, 2, 4 and 8 hours) using the dynamic mill disclosed in Korean Patent No. 10-484537. At this time, the milling was carried out for 2 hours, and the specific surface area of the pulverized U 3 O 8 powder was 2.44 m 2 / g, the apparent density was 2.01 g / cm 3 , and the average particle size was about 1 μm.

이때, 상기 단계 1 및 2에서의 비표면적 측정은 Micromeritics ASAP 2400으로 수행하였으며, 겉보기밀도는 ASTM B212 방법으로 측정하였다. 아울러, 상기 단계 1의 U3O8 분말과, 단계 2의 밀링이 2시간 동안 수행되어 분쇄된 U3O8 분말을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 도 3에 나타내었다.
At this time, the specific surface area measurement in steps 1 and 2 was performed with Micromeritics ASAP 2400, and the apparent density was measured by the ASTM B212 method. In addition, exhibited the step of the U 3 O 8 powder, the second step of milling is carried out for 2 hours, crushed U 3 O 8 powder in Figure 3 a photograph observed with a scanning electron microscope.

단계 3 : 상기 단계 2에서 분쇄가 수행된 U3O8 분말을 ex-ADU UO2 분말에 5 내지 15 중량%(5, 10 및 15 중량%)의 비율로 첨가하고 혼합하였다. 이때, U3O8 분말과 동시에 윤활제인 징크 스테아레이트(zinc stearate)를 0.2 중량%의 비율로 첨가하였으며, 터뷸러 믹서(Tubular mixer)를 이용하여 30 분 동안 혼합하였다.
Step 3: The U 3 O 8 powder subjected to the pulverization in the step 2 was added to the ex-ADU UO 2 powder at a ratio of 5 to 15 wt% (5, 10 and 15 wt%) and mixed. At this time, 0.2 wt% of zinc stearate, which is a lubricant, was added at the same time as U 3 O 8 powder and mixed for 30 minutes using a tubular mixer.

단계 4 : 상기 단계 3에서 혼합된 혼합분말을 유압 프레스를 이용하여 100 내지 500 MPA(100, 300 및 500 MPa)의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하였다.
Step 4: The mixed powder mixed in step 3 was press-molded at a pressure of 100 to 500 MPa (100, 300 and 500 MPa) using a hydraulic press to prepare a molded article.

단계 5 : 상기 단계 4에서 제조된 성형체를 수소분위기하에서 1650 내지 1750 ℃(1650, 1700 및 1750 ℃)의 온도로 4 시간 동안 소결하여 UO2 소결펠렛을 제조하였다.
Step 5: The formed body produced in step 4 was sintered at a temperature of 1650 to 1750 ° C (1650, 1700 and 1750 ° C) for 4 hours in a hydrogen atmosphere to prepare a UO 2 sintered pellet.

분석analysis

(1) U3O8 분말 첨가량에 따른 UO2 소결밀도 분석(1) UO 2 sintered density analysis according to the amount of U 3 O 8 powder added

분쇄가 수행된 U3O8 분말과 분쇄가 수행되지 않은 U3O8 분말의 첨가량에 따른 소결밀도를 분석하기 위하여, 성형압력별로 U3O8 분말의 첨가량에 따른 소결밀도 감소 정도와, 소결밀도가 94 %T.D.가 되는 시점의 U3O8 첨가량을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.
In order to analyze the sintering density according to the addition amount of U 3 O 8 powder subjected to the pulverization and U 3 O 8 powder not subjected to the pulverization, the sintering density reduction degree according to the addition amount of U 3 O 8 powder, The U 3 O 8 addition amount at the time when the density became 94% TD was analyzed, and the results are shown in Table 1 and FIG.

성형압력
(MPa)Molding pressure
(MPa) 분쇄 여부Whether to crush 초기밀도(%T.D.)
(0 중량% U3O8)Initial density (% TD)
(0 wt% U 3 O 8 ) 소결밀도 감소 기울기
(x ; U3O8 첨가량)Sintering density reduction slope
(x: added amount of U 3 O 8 ) 94 %T.D.가 되는
U3O8 첨가량
(중량%)94% TD
U 3 O 8 Amount added
(weight%) 100100 없음none 94.494.4 -0.15 x-0.15 x 33 있음has exist -0.07 x-0.07 x 5.75.7 300300 없음none 97.197.1 -0.14 x-0.14 x 25.625.6 있음has exist -0.09 x-0.09 x 34.234.2 500500 없음none 97.797.7 -0.13 x-0.13 x 2929 있음has exist -0.09 x-0.09 x 43.743.7

표 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 성형압력 300 MPa에서는 소결밀도가 감소되는 기울기가 U3O8 분말을 분쇄하지 않은 경우 -0.14, U3O8 분말을 분쇄한 경우 -0.09로 나타났다. Tables 1 and 4, appeared to -0.09 when the inclination is decreased sintering density of the compacting pressure 300 MPa a pulverized -0.14, U 3 O 8 powder, if it is not crushed U 3 O 8 powder.

또한, 이와 같은 기울기로 U3O8 분말을 분쇄하지 않고 단순혼합한 경우, 소결밀도가 94 %T.D.(핵연료 소결밀도 시방 하한치)를 나타낼 때 U3O8 분말 첨가량은 최대 25.6 중량%인 반면, 분쇄된 U3O8 분말을 첨가한 경우에는 최대 34.2 중량%로 첨가량이 증대함을 알 수 있다. When the U 3 O 8 powder was simply mixed without grinding at such a slope, the addition amount of U 3 O 8 powder was 25.6 wt% at the maximum when the sintered density was 94% TD (lower limit of nuclear fuel sintering density) When the pulverized U 3 O 8 powder was added, the addition amount was increased to a maximum of 34.2 wt%.

나아가, 성형압력 500 MPa에서는 소결밀도가 감소되는 기울기가 U3O8 분말을 분쇄하지 않은 경우 -0.13, U3O8 분말을 분쇄한 경우 -0.09로 나타났으며, 소결밀도가 94 %T.D.를 나타낼 때 U3O8 분말 첨가량은 각각 29 중량% 와 43.7 중량%였다. 즉, U3O8 분말을 분쇄한 경우에 더욱 많은 양의 U3O8 분말을 첨가할 수 있음을 알 수 있다. Furthermore, the slope is reduced sintered density in the compacting pressure 500 MPa U 3 O 8 if it is not pulverized powder -0.13, U 3 O 8 was shown to -0.09 when the pulverized powder, the sintering density of 94% TD The amounts of U 3 O 8 powder added were 29 wt% and 43.7 wt%, respectively. That is, it can be seen that a larger amount of U 3 O 8 powder can be added when the U 3 O 8 powder is pulverized.

한편, 성형압력 100 MPa에서는 소결밀도가 94%T.D.가 되는 최대 첨가량은 분쇄가 수행되지 않은 U3O8 분말인 경우 3 중량%, 분쇄가 수행된 경우 5.7 중량%로 나타났다. 이는 성형밀도가 작을수록 소결밀도가 낮아져 U3O8 분말의 첨가량이 작아짐을 의미한다. On the other hand, the maximum addition amount of 94% TD at a molding pressure of 100 MPa was 3 wt% in case of U 3 O 8 powder which was not pulverized and 5.7 wt% in case of pulverization. This means that the smaller the forming density, the lower the sintered density and the smaller the amount of U 3 O 8 powder added.

또한, 100 내지 500 MPa의 성형압력 구간에서는 분쇄되지 않은 U3O8 분말을 첨가한 경우 소결밀도의 감소 기울기는 대략 0.13 내지 0.15이며, 분쇄된 U3O8 분말을 첨가한 경우에는 소결밀도의 감소 기울기는 대략 0.07 내지 0.09로 나타났다.Also, in the molding pressure range of 100 to 500 MPa, the decreasing slope of the sintered density when the un-pulverized U 3 O 8 powder is added is about 0.13 to 0.15. When the pulverized U 3 O 8 powder is added, the sintered density The reduction slope was approximately 0.07 to 0.09.

즉, 도 4의 그래프를 통해 알 수 있듯이, U3O8 첨가량에 따른 소결밀도의 감소 기울기로부터 U3O8 분말 첨가량이 증대할수록 분쇄되지 않은 U3O8분말을 첨가한 경우와 분쇄된 U3O8 분말 간의 소결밀도 감소폭이 증대함을 알 수 있어, 결과적으로 소결밀도의 감소 기울기 차이만큼 동일한 U3O8 첨가량에서 소결밀도 차이가 남을 알 수 있다.
That is, as can be seen from the graph of 4, U 3 from O reduction in sintering density according to the eighth amount tilt U 3 O 8 powder amount is increased the more grinding and the addition of U 3 O 8 powder are not pulverized U 3 O 8 powder increased. As a result, it was found that the difference in sintered density was found in the same U 3 O 8 addition amount as the reduction slope difference of the sintered density.

(2) 성형체의 소결온도 변화에 따른 소결밀도 분석(2) Analysis of sintering density according to sintering temperature

분쇄가 수행된 U3O8 분말과 분쇄가 수행되지 않은 U3O8 분말의 소결온도 변화에 따른 소결밀도를 분석하기 위하여, 소결온도별 U3O8 분말의 첨가량에 따른 소결밀도 감소 정도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 5에 나타내었다.
To crush performs a U 3 O 8 analyzes the sintered density of the sintering temperature of the powder and the U 3 O 8 powder grinding is not carried out, the reduced sintering density level according to the amount of the sintering U 3 O 8 powder-Temperature The results are shown in Table 2 and FIG.

U3O8
첨가량
(중량%)U 3 O 8
Addition amount
(weight%) 분쇄 여부Whether to crush 소결밀도 감소 기울기
(x ; 소결온도)Sintering density reduction slope
(x; sintering temperature) 밀도차(중량%)

Figure 112012109073995-pat00001
Density difference (% by weight)
Figure 112012109073995-pat00001
55 없음none -0.0072 x-0.0072 x 0.20.2 있음has exist -0.0065 x-0.0065 x 1010 없음none -0.0083 x-0.0083 x 0.40.4 있음has exist -0.0066 x-0.0066 x 1515 없음none -0.011 x-0.011 x 0.90.9 있음has exist -0.013 x-0.013 x

도 5에 나타낸 바와 같이, 분쇄된 U3O8 분말을 15 중량%의 비율로 첨가하여 제조된 소결펠렛의 경우 1650 ℃의 온도에서 소결이 수행되더라도 핵연료 시방에 적합한 소결밀도인 95 %T.D. 이상을 나타내는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 5, the sintered pellets prepared by adding the pulverized U 3 O 8 powder at a ratio of 15% by weight had a sintering density of 95% TD or more, which is suitable for fuel specification even when sintering is performed at a temperature of 1650 ° C. .

반면, 분쇄가 수행되지 않는 경우, 모든 소결온도 범위에 있어 상대적으로 소결밀도가 낮은 것을 알 수 있는 바, 동일한 소결조건 하에서도 분쇄가 수행된 경우, 더욱 높은 소결밀도를 나타내는 소결펠렛을 제조할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, when the milling is not carried out, it can be seen that the sintering density is relatively low in all the sintering temperature range, so that when the milling is performed under the same sintering condition, the sintering pellet exhibiting a higher sintering density can be manufactured .

아울러, 표 2에 나타낸 바와 같이 소결온도 1650 내지 1750 ℃의 온도범위에서의 소결밀도 감소 기울기는 U3O8 분말의 첨가량에 관계없이 분쇄되지 않은 U3O8 분말을 첨가할 때보다 분쇄된 U3O8 분말을 첨가하였을 때 기울기가 더 작은 것을 알 수 있으며, U3O8 분말의 첨가량이 증대할수록 기울기는 증가하는 것을 알 수 있다. In addition, as shown in Table 2, the sintering density reduction slope in the temperature range of sintering temperature of 1650 to 1750 ° C was higher than that of U 3 O 8 powder which was not added regardless of the addition amount of U 3 O 8 powder, 3 O 8 powder was added, the slope was found to be smaller, and the slope was found to increase as the addition amount of U 3 O 8 powder increased.

나아가, U3O8 분말의 첨가량이 증대할수록 분쇄된 분말과, 분쇄되지 않은 분말의 밀도차이, 즉

Figure 112012109073995-pat00002
는 증대하는 것을 알 수 있다.
Furthermore, as the amount of U 3 O 8 powder added increases, the difference in density between the pulverized powder and the un-pulverized powder, that is,
Figure 112012109073995-pat00002
Is increased.

(3) 성형압력 및 소결온도에 따른 UO2 소결펠렛의 결정립 크기 분석(3) Grain size analysis of UO 2 sintered pellets according to molding pressure and sintering temperature

성형압력 변화(100 내지 500 MPa), 및 U3O8 첨가량 변화(0 내지 15 중량%)에 따른 UO2 소결펠렛의 결정립 크기를 ASTM E112의 Heyn 선형교차법으로 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
The grain size of the UO 2 sintered pellet according to the molding pressure change (100 to 500 MPa) and the change in U 3 O 8 addition amount (0 to 15 wt%) was analyzed by Heyn's linear crossing method of ASTM E112, 3 and Table 4, respectively.

성형압력
(MPa)Molding pressure
(MPa) 소결조건Sintering condition 분쇄 여부Whether to crush 결정립 크기(㎛) Grain size (탆) U3O8 첨가량(중량%)U 3 O 8 Addition amount (% by weight) 00 55 1010 1515 100100 1700 ℃, 4hrs, H2 1700 ℃, 4hrs, H 2 없음none 7~87 to 8 7~87 to 8 7~87 to 8 7~87 to 8 있음has exist 300300 없음none 8~98 ~ 9 7~87 to 8 8~98 ~ 9 7~97 ~ 9 있음has exist 500500 없음none 9~109-10 8~98 ~ 9 8~98 ~ 9 8~98 ~ 9 있음has exist

성형압력
(MPa)Molding pressure
(MPa) 소결조건Sintering condition 분쇄 여부Whether to crush 결정립 크기(㎛) Grain size (탆) U3O8 첨가량(중량%)U 3 O 8 Addition amount (% by weight) 00 55 1010 1515 300300 1650 , 4hrs, H2 1650, 4hrs, H 2 없음none 7~87 to 8 6~76 to 7 6~76 to 7 6~76 to 7 있음has exist 1700 , 4hrs, H2 1700, 4hrs, H 2 없음none 8~98 ~ 9 7~87 to 8 8~98 ~ 9 7~97 ~ 9 있음has exist 1750 , 4hrs, H2 1750, 4hrs, H 2 없음none 9~109-10 9~109-10 9~109-10 9~109-10 있음has exist

표 3에 나타낸 바와 같이, 성형압력을 달리하여 제조된 UO2 소결펠렛의 결정립 크기는 모두 핵연료의 시방을 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 순수 UO2(U3O8 ; 0 중량%)에 비해 U3O8을 첨가하면 결정립 크기가 약간은 작아지지만 첨가량에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.As shown in Table 3, it can be seen that the grain sizes of the UO 2 sintered pellets produced at different molding pressures all satisfy the specification of the fuel. Further, pure UO 2 (U 3 O 8; 0 % by weight) with the addition of U 3 O 8, compared to the grain size is slightly smaller, but the amount added there was no significant change.

또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 소결조건을 달리하여 제조된 UO2 소결펠렛의 결정립 크기는 시방을 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 순수 UO2(U3O8 ; 0 중량%)에 비해 U3O8을 첨가하면 결정립 크기가 약간은 작아지지만 첨가량에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 그러나 소결온도가 1750 ℃까지 올라가는 경우, 결정립 크기는 U3O8 첨가량이나 분쇄 등의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.Further, as shown in Table 4, it can be seen that the grain size of the UO 2 sintered pellet produced by different sintering conditions satisfies the specification. Further, pure UO 2 (U 3 O 8; 0 % by weight) with the addition of U 3 O 8, compared to the grain size is slightly smaller, but the amount added there was no significant change. However, if the sintering temperature is raised to 1750 ℃, the grain size was found that is not affected, such as U 3 O 8 addition amount or grinding.

Claims (16)

UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);
상기 단계 3의 혼합분말을 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 제조된 성형체를 1600 내지 1800 ℃의 온도에서 1 내지 10 시간 동안 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하며,
U3O8 분말 첨가에 따른 소결밀도 감소 기울기가 0.07 내지 0.09인 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);
Crushing the U 3 O 8 powder prepared in the step 1 (step 2);
Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder and mixing (step 3);
A step (step 4) of producing a molded body by pressure-molding the mixed powder of step 3 at a pressure of 100 to 500 MPa; And
Sintering the shaped body produced in step 4 in a reducing gas atmosphere at a temperature of 1600 to 1800 ° C for 1 to 10 hours (step 5)
U 3 O 8 powder U, characterized in that the sintered density is reduced slope of 0.07 to 0.09 with the addition UO 2 O 3 sintered density decreases according to the addition of 8 relief-up methods.
제 1항에 있어서,
상기 단계 1의 UO2 스크랩의 산화는 350 내지 700 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidation of the UO 2 scrap of step 1 is carried out at a temperature of from 350 to 700 ° C. 11. A method for reducing the sintering density of UO 2 according to U 3 O 8 addition.
제 1항에 있어서,
상기 단계 1의 UO2 스크랩의 산화는 400 내지 500 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
The method according to claim 1,
UO 2 sintered density decreases relief screen method in accordance with the U 3 O 8 is added characterized in that the oxidation of a UO 2 scrap of the first step is carried out at a temperature of 400 to 500 ℃.
제 1항에 있어서,
상기 단계 2의 분쇄는 볼밀(ball mill), 바스켓 밀(basket mill), 어트리션밀(attrition mill), 비드밀(bead mill), 햄머밀(hammer mill) 및 다이나믹 밀(dynamic mill)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 장치를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
The method according to claim 1,
The pulverization of the step 2 may be performed using a ball mill, a basket mill, an attrition mill, a bead mill, a hammer mill, and a dynamic mill. Wherein the UO 2 sintering density is reduced by the addition of U 3 O 8 .
제 1항에 있어서,
상기 단계 2의 분쇄는 다이나믹 밀을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
The method according to claim 1,
Grinding of step 2 is a UO 2 sintered density decreases relief screen method in accordance with the U 3 O 8, it characterized in that the addition is carried out using a dynamic mill.
제 1항에 있어서,
상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말의 입자크기는 0.1 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 U3O8 첨가에 따른 UO2 소결밀도 감소 경감화 방법.
The method according to claim 1,
In step 2, the pulverized U 3 O 8 The particle size of the powder is 0.1 to 1 ㎛ of U 3 O 8 reduce UO 2 sintered density with the addition relief, characterized in that-up methods.
삭제delete 삭제delete UO2 스크랩을 산화시켜 U3O8 분말을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 U3O8 분말을 분쇄하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말을 UO2 분말에 대하여 1 내지 50 중량%의 비율로 첨가하고 혼합하는 단계(단계 3);
상기 단계 3의 혼합분말을 100 내지 500 MPa의 압력으로 가압성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 제조된 성형체를 1600 내지 1800 ℃의 온도에서 1 내지 10 시간 동안 환원성 기체 분위기에서 소결하는 단계(단계 5);를 포함하며,
U3O8 분말 첨가에 따른 소결밀도 감소 기울기가 0.07 내지 0.09인 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
Oxidizing UO 2 scrap to produce U 3 O 8 powder (step 1);
Crushing the U 3 O 8 powder prepared in the step 1 (step 2);
Adding the U 3 O 8 powder pulverized in the step 2 to the UO 2 powder at a ratio of 1 to 50% by weight and mixing (step 3);
A step (step 4) of producing a molded body by pressure-molding the mixed powder of step 3 at a pressure of 100 to 500 MPa; And
Sintering the shaped body produced in step 4 in a reducing gas atmosphere at a temperature of 1600 to 1800 ° C for 1 to 10 hours (step 5)
Wherein the sintered density reduction slope is 0.07 to 0.09 as the U 3 O 8 powder is added to the UO 2 sintered pellet.
제 9항에 있어서,
상기 단계 1의 UO2 스크랩의 산화는 350 내지 700 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Method of producing a sintered UO 2 pellets characterized in that the oxidation of a UO 2 scrap of the first step is carried out at a temperature of 350 to 700 ℃.
제 9항에 있어서,
상기 단계 1의 UO2 스크랩의 산화는 400 내지 500 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Method of producing a sintered UO 2 pellets characterized in that the oxidation of a UO 2 scrap of the first step is carried out at a temperature of 400 to 500 ℃.
제 9항에 있어서,
상기 단계 2의 분쇄는 볼밀(ball mill), 바스켓 밀(basket mill), 어트리션밀(attrition mill), 비드밀(bead mill), 햄머밀(hammer mill) 및 다이나믹 밀(dynamic mill)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 장치를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The pulverization of the step 2 may be performed using a ball mill, a basket mill, an attrition mill, a bead mill, a hammer mill, and a dynamic mill. Wherein the method is carried out using one of the apparatuses selected from the group consisting of the UO 2 sintered pellet and the UO 2 sintered pellet.
제 9항에 있어서,
상기 단계 2의 분쇄는 다이나믹 밀을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Grinding of step 2 is a process for producing a sintered UO 2 pellets, characterized in that is carried out using a dynamic mill.
제 9항에 있어서,
상기 단계 2에서 분쇄된 U3O8 분말의 입자크기는 0.1 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛의 제조방법.
10. The method of claim 9,
In step 2, the pulverized U 3 O 8 The particle size of the powder is a method of producing a sintered UO 2 pellets, characterized in that 0.1 to 1 ㎛.
삭제delete 제9항에 따른 제조방법을 통해 1 내지 50 중량%의 비율로 U3O8 분말이 UO2 분말에 첨가되어 제조되고, 소결밀도가 94 내지 97 %이론밀도(% T.D)인 것을 특징으로 하는 UO2 소결펠렛.Characterized in that U 3 O 8 powder is prepared by adding the U 3 O 8 powder to the UO 2 powder in a proportion of 1 to 50% by weight through the production process according to claim 9, and the sintered density is 94 to 97% theoretical density (% TD) UO 2 sintered pellets.
KR1020120156452A 2012-12-28 2012-12-28 Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8 KR101407633B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120156452A KR101407633B1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120156452A KR101407633B1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101407633B1 true KR101407633B1 (en) 2014-06-13

Family

ID=51132935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120156452A KR101407633B1 (en) 2012-12-28 2012-12-28 Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101407633B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102324478B1 (en) * 2021-06-10 2021-11-12 한전원자력연료 주식회사 Method for manufacturing uo2 mixed powder for manufacutring nuclear fuel using ibc blender and uo2 mixed powder for manufacuring nuclear fuel manufactured thereby

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000314790A (en) * 1999-04-28 2000-11-14 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd Manufacture of nuclear fuel sintered body
KR20040029408A (en) * 2001-08-08 2004-04-06 프라마톰 아엔페 게엠베하 Method for producing a mixed oxide nuclear fuel powder and a mixed oxide nuclear fuel sintered compact
KR100484537B1 (en) * 2002-07-24 2005-04-20 한국수력원자력 주식회사 Dynamic mill
KR20120068407A (en) * 2010-12-17 2012-06-27 한국원자력연구원 The method for producing porous uo2+x sintered pellet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000314790A (en) * 1999-04-28 2000-11-14 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd Manufacture of nuclear fuel sintered body
KR20040029408A (en) * 2001-08-08 2004-04-06 프라마톰 아엔페 게엠베하 Method for producing a mixed oxide nuclear fuel powder and a mixed oxide nuclear fuel sintered compact
KR100484537B1 (en) * 2002-07-24 2005-04-20 한국수력원자력 주식회사 Dynamic mill
KR20120068407A (en) * 2010-12-17 2012-06-27 한국원자력연구원 The method for producing porous uo2+x sintered pellet

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102324478B1 (en) * 2021-06-10 2021-11-12 한전원자력연료 주식회사 Method for manufacturing uo2 mixed powder for manufacutring nuclear fuel using ibc blender and uo2 mixed powder for manufacuring nuclear fuel manufactured thereby
WO2022260212A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 한전원자력연료 주식회사 Method for preparing uo2 mixture powder for nuclear fuel manufacturing by means of ibc blender, and uo2 mixture powder for nuclear fuel manufacturing, prepared thereby

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100794071B1 (en) Method of producing nuclear fuel pellet
KR101165452B1 (en) Method of controlling the grain boundary and around the grain boundary solubility of doped elements and the manufacturing process of large grain nuclear fuel pellets by using those method
EP3248950B1 (en) Method for producing an opaque quartz glass containing pores
US4889663A (en) Method of manufacturing uranium oxide base nuclear fuel pellets
CA1254378A (en) Fabrication of nuclear fuel pellets
KR100855108B1 (en) Method of manufacturing u3o8 powder and method of manufacturing uo2 fuel pellets using the same
KR100832567B1 (en) Method of producing large-grained nuclear fuel pellet
KR101407633B1 (en) Reduction method for uo2 sintered density decrease by addition u3o8
US5397532A (en) Process of manufacturing a sintered electrode for use in a voltaic cell comprising reducing FB2 O3 to FE powder and adding a fugitive organic expanding agent
US10854342B2 (en) Method of manufacturing a pelletized nuclear ceramic fuel
KR101182290B1 (en) Uranium dioxide fuel pellet including ni oxide and al oxide and the manufacturing method thereof
KR100887650B1 (en) Method for manufacturing isotropic u3o8 powder using uranium oxide scraps and manufacturing sintered uo2 using the u3o8
EP3951799B1 (en) Method for producing ceramic nuclear fuel with a burnable absorber
KR102022947B1 (en) Method for preparing reduced iron powder and method for producing bearing
KR102441218B1 (en) Tungsten Carbide Powder
Balakrishna et al. Uranium dioxide powder preparation, pressing, and sintering for optimum yield
GB2038073A (en) Method for homogenizing mixed oxide nuclear fuels
KR102243573B1 (en) Coal briquet composition using a soluble binder and method for producing the same
KR100424331B1 (en) Property control technique of the mixed oxide fuel pellet by the addition method of M3O8 scrap powder and the sintering process
US20040201003A1 (en) Method of making a composite nuclear fuel material consisting of dispersed (u,pu)o2 aggregates
JP3403960B2 (en) Method for producing nuclear fuel pellets
RU2199161C2 (en) Method for producing nuclear fuel pellets primarily for fast reactors
CA1082443A (en) Fugitive binder for nuclear fuel materials
KR20030080920A (en) Method for recycling uo2 powder scrap into manufacture of nuclear fuel pellet
RU2165651C1 (en) Method for producing nuclear fuel pellets

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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: 20180406

Year of fee payment: 5