KR101527804B1 - 보호피막으로 코팅된 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉 및 이의 제조방법 - Google Patents

보호피막으로 코팅된 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보호피막으로 코팅된 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 표면처리된 금속핵연료심과 피복관을 포함하는 고속로용 핵연료봉은 금속핵연료심과 피복관 간의 상호확산이 발생하지 않아, 금속핵연료심의 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시키는 효과가 우수하고, 종래의 피복관 내면에 상호확산을 방지하기 위한 기능성 물질을 적용하는 기술에 비하여 금속핵연료심 표면에 균일한 코팅이 쉽게 가능하고 제조비용을 현저히 줄일 수 있으므로, 고속로용 핵연료봉의 제조에 유용할 수 있다.

Description

보호피막으로 코팅된 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉 및 이의 제조방법{Nuclear fuel rod for fast nuclear reactor having metallic fuel slugs coated with protective films and fabrication method thereof}
본 발명은 보호피막으로 코팅된 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 원자로용 핵연료 성능향상을 위한 공정에 관한 것으로, 금속핵연료심 및 금속핵연료 분말에 표면처리를 통하여 표면을 안정화하여 금속핵연료심 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시키는 기술에 관한 것이다.
고속로에서 핵연료는 판형, 환형, 봉형 등의 다양한 형태로 설계되며, 핵연료 봉 내에는 핵반응을 하는 물질을 포함되어 있다. 핵반응을 하는 물질은 냉각재와 양립성이 우수하여 반응성 없고 열전달 특성이 우수한 용기, 즉 피복관에 의해 밀봉된다. 핵연료봉은 일정한 간격을 유지한 채로 핵연료 집합체 형태로 조립되어 원자로 내에 장전된다. 이때 핵연료를 감싸는 피복관은 핵반응 물질과 냉각재 사이의 직접적인 접촉을 막아 화학적 상호반응이 일어나지 않도록 하여야 하며 핵분열 생성물의 누출을 방지해야한다. 아울러 금속 핵연료를 사용하는 고속로에서는 피복관과 핵반응 물질 사이 상호반응도 억제되는 것이 핵연료의 안전성 및 경제성 측면에서 매우 유리하다.
특히, 금속 핵연료가 사용되는 고속로에 있어서 금속 핵연료심의 구성 원소들(U, Pu, Th, MA, Zr, Mo 및 핵분열 생성물 등)과 스테인레스강 피복관의 구성 원소들(Fe, Cr, W, Mo, V, Nb 등)이 확산에 의해 상호 침투하여, 금속 핵연료심의 용융온도가 감소하거나 피복관의 강도가 저하되는 현상이 발생하여 고속로 금속 핵연료의 최대 허용 연소도와 최대 허용 운전 온도를 제한할 수 있다[J. Nucl. Mater., 204 (1993) p.244-251 및 J. Nucl. Mater., 204 (1993) p. 141-147].
또한, T. Ogata 등이 923 K에서 수행한 확산쌍(diffusion couple)실험에서 금속 핵연료심과 피복관의 상호 확산으로 인한 반응이 발생함을 입증하였으며, 상호 반응층의 두께는 시간에 비례하여 증가하는 것을 보고하였다[J. Nucl. Mater., 250 (1997) p. 171-175].
상기의 상호 확산반응을 방지하기 위해 제네럴 일렉트릭(GE)사는 지르코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 중에 하나의 금속을 이용하여 약 50 ㎛두께의 라이너(liner) 또는 슬리브(sleeve)를 금속 핵연료심과 피복관의 사이에 삽입하여 금속 연료심과 피복관의 상호반응을 억제하는 기술을 발표하였다.
상기 GE사의 기술은 추가적인 공정의 도입이 필수적이기 때문에 제조가 복잡해질 뿐만 아니라 적지 않은 추가 비용이 소요되는 문제가 있다.
또한, D.C. Crawford 등은 고속로 핵연료에 발생하는 석영관 몰더 폐기물을 제거함과 동시에 금속 연료심과 피복관 사이 화학반응(Fuel-cladding Chemical Interation, FCCI)을 억제하기 위하여 약 200 ㎛ 두께의 지르코늄 튜브를 용해 주조하여 그 결과를 보고하였으나, 지르코늄 튜브에 균열이 발생하는 문제가 있다.
원자로용 금속핵연료는 높은 열전도도 및 파이로프로세싱과 연계한 높은 핵확산 저항성으로 인하여 차세대 핵연료인 소듐냉각고속로의 핵연료로 중요하게 고려되고 있다. 그러나 이러한 금속핵연료는 원자로 가동온도인 650℃ 이상에서 핵연료 물질인 금속 우라늄과 핵연료 피복관 재료와 상호확산 및 반응하여 시간에 따라 피복관 두께가 얇아져서 그 건전성이 약화되어 수명이 짧아지는 문제가 발생하고 있다. 이러한 상호반응 현상을 방지하고 피복관 소재의 성능향상을 위하여 핵연료와 피복관 사이에 상호확산 및 반응을 방지하기 위한 물질을 적용하는 연구가 진행되고 있다.
특허문헌 1(공개특허 KR-2009-0018396)에서는 핵연료-피복재 상호반응을 억제하기 위하여 피복관 내면에 산화물 피막층이 형성된 고속로용 핵연료봉을 제안하였다. 구체적으로, 크롬 산화물, 바나듐 산화물 및 지르코늄 산화물을 산용해 산화법 및 고온산화법, 전해 산화법, 기상 증착법을 이용하여 피복관 내면에 부착시키는 개념을 제안하였다.
특허문헌 2(공개특허 KR-2010-0114392)에서는 핵연료-피복재 상호반응을 억제하고 핵연료 피복관의 성능향상을 위하여 티타늄, 니켈, 크롬, 바나듐, 지르코늄 등과 같은 기능성 재료를 다층으로 증착하는 개념을 제안하였다.
특허문헌 3(공개특허 KR-2010-0081961)에서는 핵연료 피복관 내벽을 균일하게 도금하는 방법 및 질화처리 부가공정을 통하여 도금층 표면에 질화층을 형성시키는 개념을 제안하였다.
특허문헌 4(일본공개특허 2012-237574)에서는 고온 특성 및 발전 효율을 향상시킬 수 있는 피복관 및 이를 구비한 원자로를 제공하기 위해서, 원자연료를 수용가능하고, 철계 재료로 구성되어지는 통상의 본체부와; 상기 본체부의 내주면에 형성된 탄소계 재료로 구성되는 내층부를 구비하는 피복관 및 이를 구비한 원자로를 제공하고 있습니다.
그러나, 고속로용 핵연료 피복관은 직경 7 mm에 두께 0.6 mm, 길이 3,000 mm를 갖는 무계목(seamless) 관으로서 이러한 상호 확산 방지기능성 물질을 얇고 긴 관 내면에 부착하는데 한계가 있고, 처리비용이 비싼 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 금속핵연료심 표면에 간단하고 균일하게 산화층, 질화층 또는 탄화층을 형성하여 금속핵연료심 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시킴으로써, 금속핵연료심과 피복관 간의 상호확산을 방지시킬 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 보호피막이 코팅된 금속핵연료심을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 금속핵연료심을 포함하는 고속로용 핵연료봉을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고속로용 핵연료봉의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막이 표면에 코팅된 금속핵연료심에 있어서, 상기 보호피막은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉에 사용되는 금속핵연료심을 제공한다.
또한, 본 발명은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막이 표면에 코팅된 금속핵연료심; 및
상기 금속핵연료심을 밀봉하는 피복관;을 포함하는 고속로용 핵연료봉을 제공한다.
나아가, 본 발명은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막을 코팅하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 보호피막이 코팅된 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계(단계 2);를 포함하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 금속핵연료 분말을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료 분말 표면에 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막을 코팅하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 보호피막이 코팅된 금속핵연료 분말을 성형하여 금속핵연료심을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 준비한 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계(단계 3);를 포함하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표면처리된 금속핵연료심과 피복관을 포함하는 고속로용 핵연료봉은 금속핵연료심과 피복관 간의 상호확산이 발생하지 않아, 금속핵연료심의 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시키는 효과가 우수하고, 종래의 피복관 내면에 상호확산을 방지하기 위한 기능성 물질을 적용하는 기술에 비하여 금속핵연료심 표면에 균일한 코팅이 쉽게 가능하고 제조비용을 현저히 줄일 수 있으므로, 고속로용 핵연료봉의 제조에 유용할 수 있다. 또한 파이로프로세싱을 거쳐 제조된 금속연료 표면에 존재하여 금속연료 성능을 저하시키는 희토류 원소가 본 발명에 의하여 비활성화 화합물인 산화물, 질화물, 탄화물로 변환되어 금속연료 성능의 개선 및 수명 연장에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보호피막이 코팅된 금속핵연료심의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 18에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막이 표면에 코팅된 금속핵연료심에 있어서, 상기 보호피막은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉에 사용되는 금속핵연료심을 제공한다.
본 발명에 따른 보호피막이 코팅된 금속핵연료심은 금속핵연료심 구성요소, 핵분열 생성물 또는 불순물이 안정화되어, 고속로용 핵연료봉 제조시 금속핵연료심을 밀봉하는 피복관과의 상호확산 현상을 저감시키고, 파이로프로세싱을 거쳐 제조된 금속연료 표면에 존재하여 금속연료 성능을 저하시키는 희토류 원소가 본 발명에 의하여 비활성화 화합물인 산화물, 질화물, 탄화물로 변환되어 금속연료 성능을 개선시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속핵연료심에 있어서, 상기 금속핵연료심은 U, Pu, Th, MA(=Np, Am, Cm), RE (=La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd), Zr, Mo 등을 단독으로 또는 혼합하여 제조한 것을 사용할 수 있으나, 고속로용 핵연료봉에 적용가능한 금속핵연료심이라면 모두 사용가능하다.
본 발명에 따른 금속핵연료심에 있어서, 상기 보호피막의 두께는 0.5-100 ㎛인 것이 바람직하다.
만약, 상기 보호피막의 두께가 0.5 ㎛ 미만일 경우에는 상호확산 현상을 충분히 억제하지 못하는 문제가 있고, 100 ㎛를 초과할 경우에는 두꺼운 막의 두께로 인하여 열전도도가 감소하여 핵연료에서 방출하는 열이 효율적으로 전달되기 어려운 문제가 있다.
또한, 본 발명은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막이 표면에 코팅된 금속핵연료심; 및
상기 금속핵연료심을 밀봉하는 피복관;을 포함하는 고속로용 핵연료봉을 제공한다.
본 발명에 따른 고속로용 핵연료봉에 있어서, 상기 금속핵연료심은 U, Pu, Th, MA(=Np, Am, Cm), RE (=La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd), Zr, Mo 등을 단독으로 또는 혼합하여 제조한 것을 사용할 수 있으나, 고속로용 핵연료봉에 적용가능한 금속핵연료심이라면 모두 사용가능하다.
본 발명에 따른 고속로용 핵연료봉에 있어서, 상기 보호피막의 두께는 0.5-100 ㎛인 것이 바람직하다.
만약, 상기 보호피막의 두께가 0.5 ㎛ 미만일 경우에는 상호확산 현상을 충분히 억제하지 못하는 문제가 있고, 100 ㎛를 초과할 경우에는 두꺼운 막의 두께로 인하여 열전도도가 감소하여 핵연료에서 방출하는 열이 효율적으로 전달되기 어려운 문제가 있다.
본 발명에 따른 고속로용 핵연료봉에 있어서, 상기 피복관은 Fe, Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Si, Mn, Ni, C, N, B 등을 단독으로 또는 혼합하여 합금의 형태로 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
나아가, 본 발명은 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막을 코팅하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 보호피막이 코팅된 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계(단계 2);를 포함하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 금속핵연료심 표면에 보호피막을 형성시키는 단계이다. 구체적으로, 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료심의 표면에 산화층, 질화층 또는 탄화층 보호피막을 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 표면처리된 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계이다.
산화층 보호피막의 형성
산화층 보호피막을 형성하는 방법은 산소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법, 산화처리 용액에 침지하는 방법, 전해 처리하는 방법 등을 사용할 수 있다.
먼저, 산소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법으로는 금속핵연료심을 산소, 공기 또는 산소가 함유된 불활성 기체 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어질 수 있다.
이때, 열처리 온도가 100 ℃ 미만일 경우에는 산화층이 효율적으로 형성되기 어려운 문제가 있고, 1000 ℃를 초과할 경우에는 금속핵연료심의 변태가 발생하여 핵연료로써의 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 효율적인 열처리를 위하여 가압하여 처리할 수 있으며, 만약 열처리 압력이 50 기압 이상인 경우에는 부가의 밀봉장치가 필요하여 공정의 경제성을 낮추는 문제가 있다.
다음으로, 산화처리 용액에 침지하는 방법으로는 금속핵연료심을 염산, 황산, 질산, 수산화나트륨, 수산화칼륨 용액 등에 침지하고, 30-90 ℃에서 30분-5시간 동안 처리하여 이루어질 수 있다.
마직막으로, 전해 처리하는 방법으로는 금속핵연료심을 플라즈마 전해 산화처리(Plasma electrolytic oxidation), 미세방전 산화처리(Micro-arc oxidation), 미세방전 방출 산화처리(Micro-arc discharge oxidation), 스파크 양극산화 처리(Spark Anodizing), 양극 스파크 방출 처리(Anodic Spark Deposition), 미세방전 양극산화 처리(Micro-Arc Anodizing), 미세 플라즈마 양극산화 처리(Micro Plasma Anodizing), 미세 플라즈마 산화처리(Micro Plasma Oxidation), 전계 플라즈마 산화처리(Electro Plasma Oxidation) 등으로 이루어질 수 있다.
질화층 보호피막의 형성
질화층 보호피막을 형성하는 방법은 질소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법, 이온질화법 등을 사용할 수 있다.
먼저, 질소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법으로는 금속핵연료심을 질소, 암모니아 또는 질소가 함유된 불활성 기체 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어질 수 있다.
이때, 열처리 온도가 100 ℃ 미만일 경우에는 산화층이 효율적으로 형성되기 어려운 문제가 있고, 1000 ℃를 초과할 경우에는 금속핵연료심의 변태가 발생하여 핵연료로써의 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 효율적인 열처리를 위하여 가압하여 처리할 수 있으며, 만약 열처리 압력이 50 기압 이상인 경우에는 부가의 밀봉장치가 필요하여 공정의 경제성을 낮추는 문제가 있다.
다음으로, 이온질화법으로는 질소가 포함된 기체분위기에서 이온질화하고자 하는 대상에 음극의 전위를 인가하는 방법으로 처리한다. 질소가 함유된 불활성 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50기압 조건, 1-1000 V의 전위조건에서 열처리하여 이루어진다. 이때, 열처리 온도가 100 ℃ 미만일 경우에는 질화층이 효율적으로 형성되기 어려운 문제가 있고, 1000 ℃를 초과할 경우에는 금속핵연료심의 변태가 발생하여 핵연료로써의 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 효율적인 열처리를 위하여 가압하여 처리할 수 있으며, 만약 열처리 압력이 50 기압 이상인 경우에는 부가의 밀봉장치가 필요하여 공정의 경제성을 낮추는 문제가 있다. 인가 전위의 경우, 1 V 미만의 전위에서는 효율적인 이온질화를 달성하기 어려우며 1000 V 초과의 전위는 부가의 절연처리가 필요하여 공정의 경제성을 낮추는 문제가 있다.
탄화층 보호피막의 형성
탄화층 보호피막을 형성하는 방법은 탄소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법 등을 사용할 수 있다.
탄소가 포함된 기체 분위기에서 열처리하는 방법으로는 금속핵연료심을 탄소, 메탄, 이산화탄소 또는 일산화탄소 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어질 수 있다.
이때, 열처리 온도가 100 ℃ 미만일 경우에는 산화층이 효율적으로 형성되기 어려운 문제가 있고, 1000 ℃를 초과할 경우에는 금속핵연료심의 변태가 발생하여 핵연료로써의 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 효율적인 열처리를 위하여 가압하여 처리할 수 있으며, 만약 열처리 압력이 50 기압 이상인 경우에는 부가의 밀봉장치가 필요하여 공정의 경제성을 낮추는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 금속핵연료 분말을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료 분말 표면에 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막을 코팅하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 보호피막이 코팅된 금속핵연료 분말을 성형하여 금속핵연료심을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 준비한 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계(단계 3);를 포함하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고속로용 핵연료봉의 제조방법은 금속핵연료 분말 표면에 보호피막을 형성시킴에 따라서 핵연료 구성요소, 핵분열 생성물 또는 불순물이 안정화되고, 다양항 형태의 핵연료로 제조할 수 있으며, 특히 고속로용 핵연료봉 제조시 금속핵연료심 형태로 성형되어 이를 밀봉하는 피복관과의 상호확산 현상을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 금속핵연료 분말 표면에 보호피막을 형성시키는 단계이다. 구체적으로, 금속핵연료 분말을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 산화층, 질화층 또는 탄화층 보호피막을 금속핵연료 분말 표면에 형성시킬 수 있고, 이들 보호피막을 형성할 수 있는 바람직한 조건은 본 명세서에서 상술한 바와 같다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 금속핵연료 분말을 성형하여 금속핵연료심을 제조하는 단계이다. 구체적으로, 분말을 원통 피복관으로 구성된 핵연료봉 내부에 적층하는 방법과 분말을 열처리로에 열처리하여 소결하는 방법, 금속핵연료 분말을 금속 및 세라믹 기지 (matrix)에 넣어 열처리하여 원통형 소결체로 만드는 방법을 들 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면처리된 금속핵연료심과 피복관을 포함하는 고속로용 핵연료봉은 금속핵연료심과 피복관 간의 상호확산이 발생하지 않아, 금속핵연료심의 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시키는 효과가 우수하고, 종래의 피복관 내면에 상호확산을 방지하기 위한 기능성 물질을 적용하는 기술에 비하여 금속핵연료심 표면에 균일한 코팅이 쉽게 가능하고 제조비용을 현저히 줄일 수 있으므로, 고속로용 핵연료봉의 제조에 유용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 1
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 20% 산소가 함유된 아르곤 가스 분위기에서 600 ℃, 5 기압으로 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
<실시예 2> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 2
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 공기 분위기에서 150 ℃, 1 기압으로 1시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
<실시예 3> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 3
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 공기 분위기에서 300 ℃, 1 기압으로 1시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 4> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 4
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 50 ℃의 염산 용액에 침지하여 2시간 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 5> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 5
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 50 ℃의 황산 용액에 침지하여 2시간 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 6> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 6
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 50 ℃의 질산 용액에 침지하여 2시간 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 7> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 7
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 50 ℃의 수산화나트륨 용액에 침지하여 2시간 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 8> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 8
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 50 ℃의 수산화칼륨 용액에 침지하여 2시간 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 9> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 9
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 수산화칼륨 용액 및 수산화 나트륨 용액에 침지한 후 200 V의 양극 전압을 가하여 금속핵연료심 표면에 플라즈마 전해 산화처리(Plasma electrolytic oxidation)한 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 10> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 10
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 미세방전 산화처리(Micro-arc oxidation)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 11> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 11
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 미세방전 방출 산화처리(Micro-arc discharge oxidation)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 12> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 12
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 스파크 양극산화 처리(Spark Anodizing)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 13> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 13
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 양극 스파크 방출 처리(Anodic Spark Deposition)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 14> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 14
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 미세방전 양극산화 처리(Micro-Arc Anodizing)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 15> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 15
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 미세 플라즈마 양극산화 처리(Micro Plasma Anodizing)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 16> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 16
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 미세 플라즈마 산화처리(Micro Plasma Oxidation)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 17> 표면에 산화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 17
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 전계 플라즈마 산화처리(Electro Plasma Oxidation)하여, 금속핵연료심 표면에 산화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 18> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 1
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 100% 암모니아 가스 분위기에서 800 ℃, 2 기압으로 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 19> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 2
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 100% 암모니아 가스 분위기에서 500 ℃, 2 기압으로 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 20> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 3
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 100% 암모니아 가스 분위기에서 300 ℃, 2 기압으로 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 21> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 4
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 100% 암모니아 가스 분위기에서 150 ℃, 2 기압으로 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 22> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 5
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 80% 질소에 20% 아르곤 가스가 함유된 800℃ 혼합기체에 넣고 200 V 음극전압에서 2시간 열처리하여 금속핵연료심 표면에 이온질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 23> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 6
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 80% 질소에 20% 아르곤 가스가 함유된 500℃ 혼합기체에 넣고 200 V 음극전압에서 2시간 열처리하여 금속핵연료심 표면에 이온질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 24> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 7
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 80% 질소에 20% 아르곤 가스가 함유된 300℃ 혼합기체에 넣고 200 V 음극전압에서 2시간 열처리하여 금속핵연료심 표면에 이온질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 25> 표면에 질화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 8
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 80% 질소에 20% 아르곤 가스가 함유된 150℃ 혼합기체에 넣고 200 V 음극전압에서 2시간 열처리하여 금속핵연료심 표면에 이온질화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 26> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 1
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 탄소분말에 장입하여 700 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 27> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 2
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 탄소분말에 장입하여 500 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 28> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 3
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 탄소분말에 장입하여 300 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 29> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 4
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 탄소분말에 장입하여 150 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 30> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 5
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 메탄가스 분위기에서 700 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 31> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 6
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 메탄가스 분위기에서 500 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 32> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 7
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 메탄가스 분위기에서 300 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 33> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 8
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 메탄가스 분위기에서 150 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 34> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 9
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 이산화탄소 가스 분위기에서 700 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 35> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 10
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 이산화탄소 가스 분위기에서 500 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 36> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 11
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 이산화탄소 가스 분위기에서 300 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 37> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 12
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 이산화탄소 가스 분위기에서 150 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 38> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 13
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 일산화탄소 가스 분위기에서 700 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 39> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 14
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 일산화탄소 가스 분위기에서 500 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 40> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 15
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 일산화탄소 가스 분위기에서 300 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실시예 41> 표면에 탄화층이 형성된 고속로용 핵연료봉 제조 16
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심을 일산화탄소 가스 분위기에서 150 ℃, 1 기압에서 2시간 열처리하여, 금속핵연료심 표면에 탄화층을 형성시킨 후 HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 비교예 1> 표면처리를 하지 않은 고속로용 핵연료봉 제조
핵연료 소재인 U-10Zr 금속핵연료심에 표면처리를 하지 않고, HT9(12Cr-1Mo) 피복관에 넣어 고속로용 핵연료봉을 제조하였다.
< 실험예 1> 금속핵연료심- 피복관 확산쌍 ( Diffusion couple ) 실험
실시예에서 제조한 고속로용 핵연료봉에서 금속핵연료심과 피복관의 상호 확산성을 평가하기 위하여 다음과 같이 실험하였다.
구체적으로, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 18 및 비교예 1에서 제조한 고속로용 핵연료봉을 10 mm로 절단한 다음, 직경 반향으로 반으로 나눈 후 금속핵연료심-피복관 확산쌍(diffusion coupling) 실험을 800 ℃에서 25시간 동안 수행하였다. 확산쌍 시험 후, 냉각하여 접합된 시편의 단면을 주사 전자현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 도 2-6에 나타내었다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 18에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 따른 고속로용 핵연료봉의 확산쌍 실험 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 2-6에 나타난 바와 같이, 실시예 1(도 2), 실시예 2(도 3), 실시예 3(도 4) 및 실시예 18(도 5)의 경우 금속핵연료심 표면에 치밀한 산화층 및 질화층이 형성되어 금속핵연료심과 피복재 간의 상호반응이 발생하지 않은 것이 관찰되고 있는 반면, 비교예 1(도 6)의 경우 확산쌍 시험 도중에 금속핵연료심 재료와 피복관 재료가 상호 확산 및 반응하는 현상을 관찰할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 표면처리된 금속핵연료심과 피복관을 포함하는 고속로용 핵연료봉은 금속핵연료심과 피복관 간의 상호확산이 발생하지 않아, 금속핵연료심의 구성요소 및 핵분열 생성물 혹은 불순물을 안정화시키는 효과가 우수하고, 종래의 피복관 내면에 상호확산을 방지하기 위한 기능성 물질을 적용하는 기술에 비하여 제조비용을 현저히 줄일 수 있으므로, 고속로용 핵연료봉의 제조에 유용할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 고속로용 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막이 표면에 코팅된 고속로용 금속핵연료심; 및
    상기 금속핵연료심을 밀봉하는 피복관;을 포함하되,
    상기 금속핵연료심은 U, Pu, Th, MA(=Np, Am, Cm), RE (=La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd), Zr 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어지고,
    상기 보호피막은 피복관과 금속핵연료심의 반응을 억제하여, 고속로 운전중 피복관이 얇아지는 것을 억제하기 위하여 형성된 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피복관은 Fe, Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Si, Mn, Ni, C, N 및 B로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉.
  6. 고속로용 금속핵연료심을 산화, 질화 또는 탄화 처리하여, 금속핵연료심 표면에 산화층, 질화층 및 탄화층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 보호피막을 코팅하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 보호피막이 코팅된 금속핵연료심을 피복관에 넣고 밀봉하는 단계(단계 2);를 포함하되,
    상기 금속핵연료심은 U, Pu, Th, MA(=Np, Am, Cm), RE (=La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd), Zr 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어지고,
    상기 보호피막은 피복관과 금속핵연료심의 반응을 억제하여, 고속로 운전중 피복관이 얇아지는 것을 억제하기 위하여 형성된 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 산화층 보호피막을 코팅하는 방법은,
    금속핵연료심을 산소, 공기 또는 산소가 함유된 불활성 기체 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 산화층 보호피막을 코팅하는 방법은,
    금속핵연료심을 염산, 황산, 질산, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 용액에 침지하고, 30-90 ℃에서 30분-5시간 동안 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 산화층 보호피막을 코팅하는 방법은,
    금속핵연료심을 플라즈마 전해 산화처리(Plasma electrolytic oxidation), 미세방전 산화처리(Micro-arc oxidation), 미세방전 방출 산화처리(Micro-arc discharge oxidation), 스파크 양극산화 처리(Spark Anodizing), 양극 스파크 방출 처리(Anodic Spark Deposition), 미세방전 양극산화 처리(Micro-Arc Anodizing), 미세 플라즈마 양극산화 처리(Micro Plasma Anodizing), 미세 플라즈마 산화처리(Micro Plasma Oxidation) 또는 전계 플라즈마 산화처리(Electro Plasma Oxidation)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 질화층 보호피막을 코팅하는 방법은,
    금속핵연료심을 질소, 암모니아 또는 질소가 함유된 불활성 기체 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 질화층 보호피막을 코팅하는 방법은,
    금속핵연료심을 질소가 함유된 불활성 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50기압 조건, 1-1000 V의 전위조건에서 열처리하는 이온질화법으로 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 단계 1에서 금속핵연료심 표면에 탄화층 보호피막을 형성하는 방법은,
    금속핵연료심을 탄소, 메탄, 이산화탄소 또는 일산화탄소 분위기하에서 100-1000 ℃, 1-50 기압 조건으로 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속로용 핵연료봉의 제조방법.
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