KR101652729B1 - Preparation method of nuclear fuel pellet with thermal conductive metal network, and the nuclear fuel pellet thereby - Google Patents

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김건식
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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of nuclear fuel pellets with a thermal conductive metal net. The method comprises: a first step of mixing oxide nuclear fuel granule with a plate type of thermal conductive metal power whose particle size is 2-60m; a second step of molding the oxide nuclear fuel granule mixed with the thermal conductive metal power in the previous step and manufacturing a molded object; and a third step of sintering the molded object. According to the disclosed specification, the manufacturing method is capable of solving a problem associated with reducing the thermal conductivity of a pellet by using micro sized thermal conductive metal power, thereby preventing oxidization of metal substances during the process of manufacturing the pellet. In addition, by using a plate type of metal power, homogeneity of micro-structure can be improved. Therefore, the density of nuclear fuel pellets can be improved eventually, while improving the thermal conductivity as well.

Description

열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 핵연료 소결체{Preparation method of nuclear fuel pellet with thermal conductive metal network, and the nuclear fuel pellet thereby}[0001] The present invention relates to a method for producing a nuclear fuel sintered body having a thermally conductive metal mesh, and a preparation method of nuclear fuel pellet with a thermal fuel cell pellet,

본 발명은 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 핵연료 소결체에 관한 것으로, 상세하게는 핵연료 소결체 과립과, 마이크로 크기 및 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하여 열전도성이 우수한 핵연료 소결체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body formed with a thermally conductive metal mesh and a nuclear fuel sintered body manufactured thereby, and more particularly, to a nuclear fuel sintered body produced by mixing a nuclear fuel sintered body granule and a thermally conductive metal powder having a micro- And a method for producing the sintered body.

원자력발전은 핵분열에 의해서 발생하는 열을 이용하는 것으로, 핵연료 물질로 이루어진 수십~수백 개의 소결체를 지르코늄 합금 피복관에 넣고 양끝을 밀봉 용접해서 연료봉(fuel rod)을 제조하고, 연료봉을 수십~수백 개씩 묶어서 하나의 집합체를 제조한다. 이러한 연료봉 집합체가 경수형 및 중수형 원자로에 장전되어 사용되며, 소결체에서 발생한 열은 소결체를 거쳐서 피복관을 통해 연료봉 주위를 흐르는 냉각수로 전달된다.
Nuclear power generation utilizes the heat generated by nuclear fission. It consists of tens or hundreds of sintered bodies made of nuclear fuel materials into a zirconium alloy cladding tube, sealing both ends to produce fuel rods, and bundling tens or hundreds of fuel rods . These fuel rod assemblies are used in a water reactor and a heavy water reactor, and the heat generated in the sintered body is transferred to the cooling water flowing around the fuel rod through the cladding tube through the sintered body.

한편, 원자력 발전에 사용되는 핵연료로는 우라늄(Uranium, U), 플루토늄(Plutonium, Pu) 또는 토륨(Thorium, Th) 등의 산화물을 단독 또는 혼합한 물질을 성형 및 소결하여 제조된 원통형 소결체가 사용되고 있다. 이때, 상기 소결체 재료로는 대부분 이산화우라늄(UO2)이 사용되고 있으며, 경우에 따라 UO2에 Pu, Th, Gd의 산화물과 같은 다른 핵연료 물질을 하나 이상 첨가한 핵연료 물질이 사용되고 있다. 구체적으로는 (U,Pu)O2, (U,Th)O2, (U,Gd)O2, (U,Pu,Gd)O2 또는 (U,Th,Pu)O2가 사용되고 있다.
On the other hand, as a nuclear fuel for nuclear power generation, a cylindrical sintered body manufactured by molding and sintering a material containing an oxide such as uranium (Uranium), plutonium (Pu) or thorium (Th) have. At this time, uranium dioxide (UO 2 ) is mostly used as the material of the sintered body. In some cases, a nuclear fuel material in which one or more other fuel materials such as oxides of Pu, Th and Gd are added to UO 2 is used. Specifically, (U, Pu) O 2 , (U, Th) O 2 , (U, Gd) O 2 , (U, Pu, Gd) O 2 or (U, Th, Pu) O 2 are used.

가장 널리 사용되는 핵연료인 우라늄 산화물 소결체는, 우라늄산화물 분말을 출발물질로 하여 윤활제 등을 첨가·혼합하고, 약 1 톤(ton)/cm2 압력으로 예비 성형하여 슬러그(slug)를 제조하고, 상기 슬러그를 파쇄하여 과립(granule)을 제조한다. 제조된 과립에 윤활제를 첨가·혼합하고 압축 성형한 후 성형체를 수소함유 기체 분위기에서 소결하여 소결체를 제조하였다. 이때, 상기 공정으로 제조된 우라늄산화물 소결체는 통상적으로 원통형이고 밀도가 이론밀도의 약 95 %를 나타내었다. The uranium oxide sintered body, which is the most widely used nuclear fuel, is prepared by adding a lubricant or the like with uranium oxide powder as a starting material and preliminarily molding at a pressure of about 1 ton / cm 2 to prepare a slug, The slug is crushed to produce a granule. Lubricants were added to the prepared granules, mixed and compression - molded, and the compacts were sintered in a hydrogen - containing gas atmosphere to prepare sintered bodies. At this time, the uranium oxide sintered body manufactured by the above process was usually cylindrical and had a density of about 95% of the theoretical density.

또한, (U,Pu)O2, (U,Th)O2 소결체는 플루토늄 산화물 또는 토륨 산화물 분말을 우라늄 산화물 분말에 혼합한 후, 우라늄 산화물 제조방법과 유사한 방법으로 제조하며, 가연성흡수 핵연료인 (U,Gd)O2 소결체는 가돌리니아 산화물 분말을 우라늄산화물 분말에 혼합한 후, 우라늄 산화물 제조방법과 유사한 방법으로 제조할 수 있다.
The sintered product of (U, Pu) O 2 and (U, Th) O 2 is prepared by mixing plutonium oxide or thorium oxide powder with uranium oxide powder and then by a similar method to the production of uranium oxide. U, Gd) O 2 sintered body can be manufactured by a method similar to the method for producing uranium oxide after mixing gadolinia oxide powder with uranium oxide powder.

한편, 상기와 같이 대표적인 핵연료 물질인 UO2는 용융점이 높고 냉각수와 반응이 적다는 장점 때문에 핵연료 재료로 널리 사용되고 있으나, UO2 재료는 사용온도 범위에서 열전도도가 2~5 W/m K로서 상당히 낮다는 단점이 있다. 이때, 핵연료 재료의 열전도도가 낮으면 핵분열에 의해서 생산된 열이 냉각수까지 빨리 전달되지 못하게 되므로, 소결체가 냉각수보다 매우 높은 온도를 갖게 된다. 소결체의 온도는 중심이 가장 높고 표면이 가장 낮으며, 소결체 표면과 소결체 중심온도의 차이는 열전도도에 반비례한다. 따라서, 열전도도가 낮을수록 소결체 중심온도가 높아지게 되며, 정상적으로 연소하는 핵연료봉에서 소결체 중심온도는 1000~1500 ℃ 범위에 있고, 중대 사고 시에는 UO2의 용융온도인 2800 ℃ 보다 높아질 수도 있다.UO 2, which is a representative nuclear fuel material, is widely used as a fuel material because of its high melting point and low reactivity with cooling water. However, the UO 2 material has a thermal conductivity of 2 to 5 W / mK There is a drawback that it is low. At this time, if the thermal conductivity of the fuel material is low, the heat generated by the fission can not be transferred to the cooling water quickly, so that the sintered body has a much higher temperature than the cooling water. The temperature of the sintered body has the highest center and the lowest surface, and the difference between the surface temperature of the sintered body and the sintered body center temperature is inversely proportional to the thermal conductivity. Therefore, the lower the thermal conductivity, the higher the center temperature of the sintered body. In the case of the normally burning fuel rod, the center temperature of the sintered body is in the range of 1000 to 1500 ° C., and in a serious accident, it may be higher than 2800 ° C., which is the melting temperature of UO 2 .

또한, 핵연료 소결체는 높은 온도와 큰 온도구배를 갖기 때문에, 온도에 의존하는 모든 반응은 가속되고 따라서 재료성능이 저하되며, 특히 연소도가 높아질수록 성능 저하가 심해지는 문제가 있다. Also, since the fuel sintered body has a high temperature and a large temperature gradient, all the reactions depending on the temperature are accelerated and the material performance is deteriorated. In particular, the higher the burning degree, the worse the performance deterioration becomes.

나아가, 핵연료 소결체가 높은 온도 상태에 있으면 여러 가상 원자로사고에서 안전성에 대한 여유도(margin)을 잠식하는 결과를 낳는다. 예를 들어, 냉각재 상실사고에서는 사고직전 핵연료의 온도가 높을수록 여유도가 작아지고, 연료봉 출력이 급상승하는 사고의 경우, 소결체의 열전도도가 낮기 때문에 중심온도가 UO2 용융점보다 높아질 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해서, 출력에 상당한 제한을 가하게 되는 경우에는 높은 출력을 낼 수가 없기 때문에 경제적 손실이 발생하는 문제가 있다.
Furthermore, when the fuel sintered body is in a high temperature state, various virtual reactors result in erosion of safety margins in the accident. For example, in the case of a coolant loss accident, the higher the temperature of the fuel immediately before the accident, the smaller the allowance. In case of an accident in which the fuel rod output sharply increases, the core temperature may be higher than the UO 2 melting point because the thermal conductivity of the sintered body is low. In order to prevent such a problem, there is a problem that an economical loss occurs because a high output can not be obtained when a considerable restriction is applied to the output.

한편, 상기와 같이 산화물 핵연료 소결체의 열전도도가 낮은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2004-0047522호에서는 텅스텐 금속망을 함유한 핵연료 및 그 제조방법이 개시된 바 있으며, 상세하게는 핵연료 분말 및 텅스텐 산화물로 이루어진 성형체를 환원성기체 분위기에서 가열하여 예비 소결체를 제조한 후, 상기 예비소결체를 산화성기체 분위기에서 가열하여 예비소결체에 텅스텐산화물의 액상망을 형성하고, 상기 텅스텐 산화물의 액상망을 환원시켜 텅스텐 금속망을 포함하는 핵연료 소결체의 제조방법이 개시된 바 있다.
In order to solve the problem of low thermal conductivity of the oxide fuel sintered body as described above, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0047522 discloses a nuclear fuel containing tungsten metal net and a method of manufacturing the same, Powder and a tungsten oxide is heated in a reducing gas atmosphere to prepare a preliminary sintered body, and then the preliminary sintered body is heated in an oxidizing gas atmosphere to form a liquid phase network of tungsten oxide in the preliminary sintered body, A method of manufacturing a nuclear fuel sintered body including a tungsten metal net has been disclosed.

그러나, 종래기술과 같이 액상으로 형성된 산화물을 소결체의 결정립계를 따라서 균질하게 분포시킨 점은 열전도도 향상에 유리하게 작용할 수 있으나, 액상 상태에서의 산화물 휘발이 발생할 수 있다.However, the fact that oxides formed in a liquid phase as in the prior art are uniformly distributed along the grain boundaries of the sintered body can advantageously improve the thermal conductivity, but oxide volatilization in the liquid phase can occur.

특히 일반적인 종래 기술로 소결체를 제조하는 경우 금속 물질의 산화 특성이 고려되지 않아 금속 산화물이 많은 양 형성되어 핵연료 소결체의 열전도성이 감소할 수 있으며, 소결체 외곽에 불량한 미세조직이 형성될 수 있고, 금속 물질의 분포 균질성이 크게 떨어질 수 있다.
In particular, when a sintered body is manufactured by a general conventional technique, oxidation characteristics of a metal material are not considered, so that a large amount of metal oxide may be formed, thermal conductivity of the fuel sintered body may be decreased, a poor microstructure may be formed on the outer side of the sintered body, The distribution homogeneity of the material can be greatly reduced.

이에, 본 발명자들은 핵연료 소결체의 열전도도를 효과적으로 향상시킬 수 있는 방법을 연구하던 중, 산화물 핵연료와 입자 크기가 마이크로 크기이고, 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하여 소결체를 제조하는 방법을 개발하였으며, 마이크로 크기의 금속 분말을 사용함으로써 소결체 제조시 발생하는 금속 물질의 산화를 방지하여 소결체의 열전도성을 감소시키는 문제를 해결하고, 판상형의 금속 분말을 사용함으로써 소결체 미세 조직의 균질성을 더욱 개선하여 궁극적으로 소결체의 열전도성을 향상시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have developed a method of manufacturing a sintered body by mixing an oxide fuel and a thermally conductive metal powder having a particle size of a micro size and a plate shape, while studying a method of effectively improving the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body. By using a micro-sized metal powder, the problem of preventing the oxidation of the metal material generated during the manufacture of the sintered body is reduced to reduce the thermal conductivity of the sintered body, and the uniformity of the microstructure of the sintered body is further improved by using the plate- The thermal conductivity of the sintered body can be improved, and the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 핵연료 소결체를 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body having a thermally conductive metal mesh and a nuclear fuel sintered body manufactured thereby.

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

산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1); Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);

상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및The step (step 2) of forming a molded body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1; And

상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법을 제공한다.
And a step of sintering the molded body of step 2 (step 3); and a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body formed with a thermally conductive metal mesh.

또한, 본 발명은In addition,

상기의 제조방법에 따라 제조되어, 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체를 제공한다.
The present invention provides a nuclear fuel sintered body made of the above-described manufacturing method and including a network structure of a thermally conductive metal.

나아가, 본 발명은Further,

상기의 핵연료 소결체; 및 The above-described nuclear fuel sintered body; And

상기 핵연료 소결체 복수개가 그 내부로 장입되는 핵연료 피복관;을 포함하는 핵연료를 제공한다.
And a nuclear fuel cladding tube into which a plurality of the nuclear fuel sintering bodies are charged.

더욱 나아가, 본 발명은Further,

산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1); Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);

상기 단계 2에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및The step (2) of forming a shaped body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 2; And

상기 단계 3의 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법을 제공한다.
And sintering the molded body of step 3 (step 3). The present invention also provides a method for improving the thermal conductivity of a nuclear fuel sintered body.

본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법은 마이크로 크기의 열전도성 금속 분말을 사용함으로써 소결체 제조시 발생하는 금속 물질의 산화를 방지하여 소결체의 열전도성을 감소시키는 문제를 해결하고, 판상형의 금속 분말을 사용함으로써 소결체 미세 조직의 균질성을 더욱 개선할 수 있다. 이에 따라, 궁극적으로 제조되는 핵연료 소결체의 밀도가 향상될 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수하다.
The method of manufacturing a nuclear fuel sintered body according to the present invention solves the problem of reducing the thermal conductivity of the sintered body by preventing the oxidation of the metal material generated during the manufacture of the sintered body by using the micro-sized thermally conductive metal powder, The homogeneity of the microstructure of the sintered body can be further improved. Accordingly, not only the density of the ultrafine fuel sintered body is improved, but also the thermal conductivity is excellent.

도 1은 일반적인 입상형의 크롬 금속 분말을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 2는 판상형의 크롬 금속 분말을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고,
도 3 내지 5는 본 발명에 따른 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체를 광학 현미경으로 관찰한 사진이고;
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체의 밀도를 분석한 그래프이고;
도 7은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체의 열전도도를 분석한 그래프이다.1 is a photograph of a general granular chromium metal powder observed with a scanning electron microscope (SEM)
2 is a photograph of a plate-shaped chromium metal powder observed with a scanning electron microscope (SEM)
FIGS. 3 to 5 are optical microscope photographs of the nuclear fuel sintered body manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 according to the present invention; FIG.
6 is a graph illustrating the density of the nuclear fuel sintered body manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 according to the present invention;
7 is a graph illustrating the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body manufactured in Example 1 and Comparative Example 2 according to the present invention.

본 발명은The present invention

산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1); Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);

상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및The step (step 2) of forming a molded body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1; And

상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법을 제공한다.
And a step of sintering the molded body of step 2 (step 3); and a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body formed with a thermally conductive metal mesh.

이하, 본 발명에 따른 열전도성 금속 망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body having a thermally conductive metal mesh according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법에 있어서, 단계 1은 산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계이다.First, in the method for producing a nuclear fuel sintered body according to the present invention, step 1 is a step of mixing oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 탆 to 60 탆 and a plate shape.

본 발명에서 제조하고자 하는 핵연료 소결체는, 핵분열을 이용해서 열을 생산하는 원자로에 적용되는 것으로써, 상기 원자로는 고온 고압상태에 있기 때문에 핵연료의 온도는 원자로 및 핵연료의 안전성과 밀접한 관련이 있다. 이때, 산화물 핵연료, 특히 현재 가장 광범위하게 사용되고 있는 이산화 우라늄 핵연료의 경우, 원자로의 가동 조건에서 열전도도가 약 4 W/m·K로서 매우 낮다. The nuclear fuel sintered body to be manufactured in the present invention is applied to a reactor that generates heat using fission. Since the reactor is in a high temperature and high pressure state, the temperature of the nuclear fuel is closely related to the safety of the reactor and the fuel. At this time, the oxide fuel, especially the most widely used uranium dioxide fuel currently used, has a very low thermal conductivity of about 4 W / m · K under the operating conditions of the reactor.

이에, 본 발명에서는 상기와 같이 산화물 핵연료가 나타내는 낮은 열전도성을 개선하기 위하여, 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체의 제조방법을 제공하며, 본 발명의 제조방법 중 상기 단계 1에서는 산화물 핵연료 과립과, 특히 입자 크기가 마이크로 크기이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합한다.
Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a nuclear fuel sintered body including a thermally conductive metal in order to improve the low thermal conductivity of the oxide fuel as described above. In the step 1 of the method of the present invention, Especially a thermally conductive metal powder having a micro-sized particle size and a plate-like shape.

종래에는, 금속 물질(금속 또는 금속 산화물)을 포함하는 핵연료 소결체를 제조하였을 때 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 향상시키기 위해 가급적 나노 크기의 금속 분말을 준비하여 사용하였다. Conventionally, when a nuclear fuel sintered body containing a metal material (metal or metal oxide) was manufactured, a nano-sized metal powder was prepared and used as much as possible to improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body.

그러나, 금속 분말이 나노 단위 크기가 되면서 비표면적 증가로 인해 산소와의 친화성이 매우 크게 증가하여, 소결체를 제조할 때 수소 분위기의 소결 조건임에도 불구하고 다량의 산화물이 형성되는 문제가 있다. 이는 핵연료 소결체의 열전도도 향상 효과를 저감시키는 역할을 하게 된다.
However, since the metal powder has a nanometer size, the affinity with oxygen is greatly increased due to the increase of the specific surface area. Therefore, a large amount of oxide is formed in the sintered body despite the sintering condition of the hydrogen atmosphere. This serves to reduce the thermal conductivity enhancement effect of the nuclear fuel sintered body.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 산화 특성을 고려하여 금속 분말을 마이크로 크기, 특히 2 ㎛ 내지 60 ㎛의 입자 크기를 갖는 열전도성 금속 분말을 사용한다. 바람직하게, 상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 입자 크기가 2 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. In the present invention, in consideration of the above oxidation characteristics, the metal powder is a micro-sized thermally conductive metal powder having a particle size of 2 탆 to 60 탆. Preferably, the thermally conductive metal powder of step 1 may have a particle size of 2 mu m to 20 mu m, more preferably 5 mu m to 10 mu m.

상기 입자 크기는 판상형인 열전도성 금속 분말의 두께가 아닌 판의 가장 긴 길이를 의미할 수 있다.The particle size may mean the longest length of the plate, not the thickness of the thermally conductive metal powder, which is plate-shaped.

만약, 상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말의 입자 크기가 2 ㎛ 미만일 경우에는 비표면적 증가로 인하여 열전도성 금속 분말과 산소의 친화성이 크게 증가하여 산화물이 과량 형성되는 문제가 있으며, 60 ㎛를 초과하는 경우에는 소결체 내에 열전도성 금속을 연속된 형태로 배치하기 위해서 그만큼 많은 부피 분율의 금속이 첨가되어야 하기 때문에 핵연료 소결체로써의 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
If the particle size of the thermally conductive metal powder is less than 2 탆 in the step 1, the affinity of the thermally conductive metal powder and oxygen is greatly increased due to the increase of the specific surface area, There is a problem that economical efficiency as a nuclear fuel sintered body is deteriorated because a large volume fraction of metal must be added in order to dispose the thermally conductive metal in a continuous form in the sintered body.

또한, 본 발명은 상기와 같이, 열전도성 금속 분말에 대한 산화물 형성을 방지함과 동시에, 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 더욱 향상시키기 위해서, 열전도성 금속 분말을 특히 판상형인 열전도성 금속 분말을 사용한다.In order to prevent the formation of oxides on the thermally conductive metal powder and to further improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body, the present invention is characterized in that the thermally conductive metal powder is in particular a thermally conductive metal powder, use.

상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 일반적인 금속 분말(예를 들면 판상형 이외의 형태로서 구형 금속 분말 등)에 비하여 큰 접촉면적을 지니고 있으므로 일반적인 형태의 금속 분말을 사용하는 경우보다 본 발명에서 제시하는 바와 같은 판상형인 열전도성 금속 분말 사용을 통해 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 더욱 향상시킬 수 있다.
Since the plate-like thermally conductive metal powder of step 1 has a larger contact area than general metal powder (for example, spherical metal powder as a form other than a plate-like shape), the present invention is more advantageous than the case of using general- It is possible to further improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body through the use of the thermally conductive metal powder having a plate shape as described above.

이때, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것이 가장 바람직하다. 만약, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말의 두께가 1 ㎛ 미만일 경우에는 소결체 내 열전도성 금속 배치의 연속성이 떨어질 수 있어 이에 따라 소결체 열전도성의 효율적인 향상을 저해하는 문제가 있으며, 30 ㎛를 초과하는 경우에는 금속 물질을 소결체 내에 고르게 연속적으로 분포시키기 위해서는 금속 분말 첨가량이 더욱 높은 부피 분율을 가져야하기 때문에 경제적이지 못한 문제가 있다.
At this time, the plate-shaped thermally conductive metal powder of step 1 preferably has a thickness of 1 mu m to 30 mu m, more preferably 1 mu m to 20 mu m, and most preferably 1 mu m to 10 mu m. If the thickness of the thermally conductive metal powder of the step 1 is less than 1 m, the continuity of the thermally conductive metal arrangement in the sintered body may be deteriorated, thereby hindering the efficient improvement of the thermal conductivity of the sintered body. There is a problem in that it is not economical to distribute the metal material continuously and uniformly in the sintered body because the addition amount of the metal powder must have a higher volume fraction.

또한, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 종횡비(aspect ratio, 입자 크기/두께)가 2 내지 60인 것이 바람직하며, 2 내지 20인 것이 더욱 바람직하고, 5 내지 10인 것이 가장 바람직하다.
In addition, the aspect ratio (particle size / thickness) of the thermally conductive metal powder in step 1 is preferably 2 to 60, more preferably 2 to 20, and most preferably 5 to 10.

이때, 상기 단계 1의 열전도성 금속은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 나이오븀(Nb), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr) 및 이들의 합금 등의 금속일 수 일 수 있으나, 상기 열전도성 금속이 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 상온에서 산화 특성이 높아 취급이 어려운 크롬(Cr) 금속일 수 있다.The thermally conductive metal of step 1 may be a metal such as chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), ruthenium (Ru), zirconium (Zr) However, the thermally conductive metal is not limited thereto. In particular, it may be a chromium (Cr) metal which is difficult to handle due to its high oxidation characteristic at room temperature.

한편, 상기 단계 1의 산화물 핵연료는 예를 들어 UO2, PuO2, ThO2등의 금속 산화물 핵연료일 수 있으며, 바람직하게는 UO2를 사용할 수 있으나, 열전도성의 향상이 요구되는 모든 산화물 핵연료가 적용될 수 있다. On the other hand, an oxide nuclear fuel of step 1, for example, UO 2, PuO 2, ThO 2 may be a metal oxide nuclear fuel, such as, preferably, but can use the UO 2, all the oxide nuclear fuel is the thermal conductivity improvement of requirements to be applied .

또한, 상기 단계 1에서 제조되는 산화물 핵연료 과립은 200 ㎛ 내지 1000 ㎛의 크기인 것이 바람직하나, 상기 산화물 핵연료 과립의 크기가 이에 제한되는 것은 아니다.
In addition, it is preferable that the oxide fuel particles produced in step 1 have a size of 200 μm to 1000 μm, but the size of the oxide fuel particles is not limited thereto.

또한, 상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 산화물 핵연료 과립에 대하여 2 내지 15 부피%의 비율로 혼합될 수 있다. 단계 1과 같이 열전도성 금속이 산화물 핵연료와 혼합됨에 따라 최종적으로 제조되는 소결체의 열전도성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 열전도성 금속이 상기 범위 미만의 비율로 혼합되는 경우에는, 소결체의 열전도성 향상 효과가 미흡한 문제가 있으며, 상기 범위를 초과하여 열전도성 금속이 혼합되는 경우에는 핵연료 물질 장전량 손실이 커져, 핵연료의 경제성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
In addition, the thermally conductive metal powder of step 1 may be mixed at a ratio of 2 to 15% by volume based on the oxide fuel particles. The thermal conductivity of the final sintered body can be improved as the thermally conductive metal is mixed with the oxide fuel as in the step 1. However, when the thermally conductive metal is mixed at a ratio lower than the above range, there is a problem that the effect of improving the thermal conductivity of the sintered body is insufficient. When the thermally conductive metal is mixed in excess of the above range, , There may arise a problem of lowering the economical efficiency of the nuclear fuel.

다음으로, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계이다.Next, in the method for manufacturing a nuclear fuel sintered body according to the present invention, step 2 is a step of forming an oxide fuel granule in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1 to form a molded article.

상기 단계 2는 핵연료 소결체를 제조하기 위하여, 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립으로 성형체를 제조하는 단계로써, 상기 단계 2의 성형체는 100 MPa 내지 500 MPa의 성형압력으로 가압성형하여 제조될 수 있다.
The step 2 is a step of producing a molded body of oxide fuel granules in which a thermally conductive metal powder is mixed in a step 1, in order to produce a nuclear fuel sintered body, wherein the molded body of the step 2 is pressure molded at a molding pressure of 100 MPa to 500 MPa .

만약, 상기 단계 2의 성형이 100 MPa 미만의 압력으로 가압성형되는 경우에는 산화물 핵연료 과립이 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.
If the molding of step 2 is press-molded at a pressure of less than 100 MPa, the oxide fuel particles are not sufficiently compressed and thus the integrity is poor. As a result, it is difficult to handle the molded article have. 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.

다음으로, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계이다.Next, in the method of manufacturing a nuclear fuel sintered body according to the present invention, step 3 is a step of sintering the molded body of step 2 above.

상기 단계 3에서는 상기 단계 2에서 제조된 성형체를 소결하여 소결체를 제조하되, 상기 소결을 수소 분위기 가스 하에서 수행하여 핵연료 소결체를 제조할 수 있으며, 이와 같이 본 발명의 제조방법은 기존의 소결체 제조공정과 동일하게 환원성의 수소 분위기에서 소결을 수행함에 따라 기존의 상용 제조 공정과의 양립성이 뛰어난 효과가 있다.
In the step 3, the sintered body produced by the step 2 is sintered to produce a sintered fuel. The sintered body may be sintered under a hydrogen atmosphere to produce a nuclear fuel sintered body. Sintering is performed in a reducing hydrogen atmosphere in the same manner, so that it has an excellent compatibility with existing commercial manufacturing processes.

이때, 상기 단계 3의 소결은 1300 ℃ 내지 1800 ℃의 온도로 1 시간 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다. 만약, 상기 단계 3의 소결이 1300 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 핵연료 시방(Specification)에 적합한 밀도를 갖는 소결체를 제조할 수 없는 문제가 있으며, 상기 소결이 1800 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 가열장치의 제조 및 이의 유지가 어려운 문제가 있다. At this time, the sintering of step 3 may be performed at a temperature of 1300 ° C to 1800 ° C for 1 hour to 10 hours. If the sintering of step 3 is carried out at a temperature of less than 1300 ° C, there is a problem that a sintered body having a density suitable for the specification of the fuel can not be manufactured, and the sintering 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 부분이나, 일반적으로 1 시간 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.
In addition, the time at which the sintering is performed may be varied depending on the sintering temperature, but may be generally performed for 1 hour to 10 hours.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법은 마이크로 크기의 열전도성 금속 분말을 사용함으로써 소결체 제조시 발생하는 금속 물질의 산화를 방지하여 소결체의 열전도성을 감소시키는 문제를 해결하고, 판상형의 금속 분말을 사용함으로써 소결체 미세 조직의 균질성을 더욱 개선할 수 있다.
As described above, the method for manufacturing a nuclear fuel sintered body according to the present invention solves the problem of reducing the thermal conductivity of the sintered body by preventing the oxidation of metallic materials generated during the manufacture of the sintered body by using micro-sized thermally conductive metal powder, The homogeneity of the microstructure of the sintered body can be further improved.

또한, 본 발명은In addition,

상기의 제조방법에 따라 제조되어, 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체를 제공한다.
The present invention provides a nuclear fuel sintered body made of the above-described manufacturing method and including a network structure of a thermally conductive metal.

본 발명에 따른 핵연료 소결체는 종래의 산화물 핵연료가 나타내는 낮은 열전도성을 개선하기 위하여 제조된 것으로써, 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함함에 따라 종래보다 현저히 높은 열전도성을 나타낼 수 있다. The fuel sintered body according to the present invention is manufactured to improve the low thermal conductivity exhibited by the conventional oxide fuel, and can exhibit significantly higher thermal conductivity than conventional ones by including the network structure of the thermally conductive metal.

또한, 상기 망상구조의 열전도성 금속은 핵연료 소결체의 전부 또는 적어도 일부영역에 균질하게 분포되어 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 핵연료로서 사용되기 적합한 96 %T.D. 이상의 높은 밀도를 나타낼 수 있다.
In addition, the network of the heat conductive metal may be uniformly distributed in all or at least a partial region of the nuclear fuel sintered body to effectively emit heat, and may exhibit a density higher than 96% TD suitable for use as nuclear fuel.

나아가, 본 발명은Further,

상기의 핵연료 소결체; 및 The above-described nuclear fuel sintered body; And

상기 핵연료 소결체 복수개가 그 내부로 장입되는 핵연료 피복관;을 포함하는 핵연료를 제공한다.
And a nuclear fuel cladding tube into which a plurality of the nuclear fuel sintering bodies are charged.

본 발명에 따른 상기 핵연료는, 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체와, 내부로 상기 핵연료 소결체 복수개를 장입하는 핵연료 피복관을 포함하여 구성된 것으로써, The fuel according to the present invention comprises a nuclear fuel sintered body including a network structure of a thermally conductive metal and a nuclear fuel cladding tube for charging a plurality of the nuclear fuel sintered bodies therein,

상기와 같이 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체를 포함함에 따라, 핵분열과정 중 발생하는 열이 외부로 효과적으로 방출될 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 핵연료가 장전되는 원자로를 고출력으로 운전할 수 있는 경제적인 장점이 있다.
The heat generated during the fission process can be effectively released to the outside by including the nuclear fuel sintered body including the network structure thermal conductive metal as described above. Thus, the nuclear reactor of the present invention is loaded with the high output It is economically advantageous.

더욱 나아가, 본 발명은Further,

산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1); Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);

상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및The step (step 2) of forming a molded body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1; And

상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법을 제공한다.
And sintering the molded body of step 2 (step 3). The present invention also provides a method for improving the thermal conductivity of a nuclear fuel sintered body.

이하, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for improving the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body according to the present invention will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법에 있어서, 단계 1은 산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계이다.First, in the method of improving the thermal conductivity of the fuel sintered body according to the present invention, step 1 is a step of mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 탆 to 60 탆 and a plate shape.

본 발명에서 열전도성을 향상시키고자 하는 핵연료 소결체는, 핵분열을 이용해서 열을 생산하는 원자로에 적용되는 것으로써, 상기 원자로는 고온 고압상태에 있기 때문에 핵연료의 온도는 원자로 및 핵연료의 안전성과 밀접한 관련이 있다. 이때, 산화물 핵연료, 특히 현재 가장 광범위하게 사용되고 있는 이산화 우라늄 핵연료의 경우, 원자로의 가동 조건에서 열전도도가 약 4 W/m·K로서 매우 낮다. In the present invention, a nuclear fuel sintered body to be improved in thermal conductivity is applied to a reactor that generates heat using fission, and since the reactor is in a high-temperature and high-pressure state, the temperature of the nuclear fuel is closely related to the safety of the reactor and fuel . At this time, the oxide fuel, especially the most widely used uranium dioxide fuel currently used, has a very low thermal conductivity of about 4 W / m · K under the operating conditions of the reactor.

이에, 본 발명에서는 상기와 같이 산화물 핵연료가 나타내는 낮은 열전도성을 개선하기 위하여, 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법을 제공하며, 본 발명의 방법 중 상기 단계 1에서는 산화물 핵연료 과립과, 특히 입자 크기가 마이크로 크기이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합한다.
Accordingly, the present invention provides a method for improving the thermal conductivity of a fuel sintered body in order to improve the low thermal conductivity of the oxide fuel as described above. In the step 1 of the method of the present invention, the oxide fuel particles, Is mixed with a thermally conductive metal powder having a micro size and a plate shape.

종래에는, 금속 물질(금속 또는 금속 산화물)을 포함하는 핵연료 소결체를 제조하였을 때 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 향상시키기 위해 가급적 나노 크기의 금속 분말을 준비하여 사용하였다. Conventionally, when a nuclear fuel sintered body containing a metal material (metal or metal oxide) was manufactured, a nano-sized metal powder was prepared and used as much as possible in order to improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body.

그러나, 금속 분말이 나노 단위 크기가 되면서 비표면적 증가로 인해 산소와의 친화성이 매우 크게 증가하여, 소결체를 제조할 때 수소 분위기의 소결 조건임에도 불구하고 다량의 산화물이 형성되는 문제가 있다. 이는 핵연료 소결체의 열전도도 향상 효과를 저감시키는 역할을 하게 된다.
However, since the metal powder has a nanometer size, the affinity with oxygen is greatly increased due to the increase of the specific surface area. Therefore, a large amount of oxide is formed in the sintered body despite the sintering condition of the hydrogen atmosphere. This serves to reduce the thermal conductivity enhancement effect of the nuclear fuel sintered body.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 산화 특성을 고려하여 금속 분말을 마이크로 크기, 특히 2 ㎛ 내지 60 ㎛의 입자 크기를 갖는 열전도성 금속 분말을 사용한다. 바람직하게, 상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 입자 크기가 2 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. In the present invention, in consideration of the above oxidation characteristics, the metal powder is a micro-sized thermally conductive metal powder having a particle size of 2 탆 to 60 탆. Preferably, the thermally conductive metal powder of step 1 may have a particle size of 2 mu m to 20 mu m, more preferably 5 mu m to 10 mu m.

상기 입자 크기는 판상형인 열전도성 금속 분말의 두께가 아닌 판의 가장 긴 길이를 의미할 수 있다.The particle size may mean the longest length of the plate, not the thickness of the thermally conductive metal powder, which is plate-shaped.

만약, 상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말의 입자 크기가 2 ㎛ 미만일 경우에는 비표면적 증가로 인하여 열전도성 금속 분말과 산소의 친화성이 크게 증가하여 산화물이 과량 형성되는 문제가 있으며, 60 ㎛를 초과하는 경우에는 소결체 내에 열전도성 금속을 연속된 형태로 배치하기 위해서 그만큼 많은 부피 분율의 금속이 첨가되어야 하기 때문에 핵연료 소결체로써의 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
If the particle size of the thermally conductive metal powder is less than 2 탆 in the step 1, the affinity of the thermally conductive metal powder and oxygen is greatly increased due to the increase of the specific surface area, There is a problem that economical efficiency as a nuclear fuel sintered body is deteriorated because a large volume fraction of metal must be added in order to dispose the thermally conductive metal in a continuous form in the sintered body.

또한, 본 발명은 상기와 같이, 열전도성 금속 분말에 대한 산화물 형성을 방지함과 동시에, 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 더욱 향상시키기 위해서, 열전도성 금속 분말을 특히 판상형인 열전도성 금속 분말을 사용한다.In order to prevent the formation of oxides on the thermally conductive metal powder and to further improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body, the present invention is characterized in that the thermally conductive metal powder is in particular a thermally conductive metal powder, use.

상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 일반적인 금속 분말(예를 들면 판상형 이외의 형태로서 구형 금속 분말 등)에 비하여 큰 접촉면적을 지니고 있으므로 일반적인 형태의 금속 분말을 사용하는 경우보다 본 발명에서 제시하는 바와 같은 판상형인 열전도성 금속 분말 사용을 통해 소결체 내 분포된 금속 물질의 균질성을 더욱 향상시킬 수 있다.
Since the plate-like thermally conductive metal powder of step 1 has a larger contact area than general metal powder (for example, spherical metal powder as a form other than a plate-like shape), the present invention is more advantageous than the case of using general- It is possible to further improve the homogeneity of the metal material distributed in the sintered body through the use of the thermally conductive metal powder having a plate shape as described above.

이때, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것이 가장 바람직하다. 만약, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말의 두께가 1 ㎛ 미만일 경우에는 소결체 내 열전도성 금속 배치의 연속성이 떨어질 수 있어 이에 따라 소결체 열전도성의 효율적인 향상을 저해하는 문제가 있으며, 30 ㎛를 초과하는 경우에는 금속 물질을 소결체 내에 고르게 연속적으로 분포시키기 위해서는 금속 분말 첨가량이 더욱 높은 부피 분율을 가져야하기 때문에 경제적이지 못한 문제가 있다.
At this time, the plate-shaped thermally conductive metal powder of step 1 preferably has a thickness of 1 mu m to 30 mu m, more preferably 1 mu m to 20 mu m, and most preferably 1 mu m to 10 mu m. If the thickness of the thermally conductive metal powder of the step 1 is less than 1 m, the continuity of the thermally conductive metal arrangement in the sintered body may be deteriorated, thereby hindering the efficient improvement of the thermal conductivity of the sintered body. There is a problem in that it is not economical to distribute the metal material continuously and uniformly in the sintered body because the addition amount of the metal powder must have a higher volume fraction.

또한, 상기 단계 1의 판상형인 열전도성 금속 분말은 종횡비(aspect ratio, 입자 크기/두께)가 2 내지 60인 것이 바람직하며, 2 내지 20인 것이 더욱 바람직하고, 5 내지 10인 것이 가장 바람직하다.
In addition, the aspect ratio (particle size / thickness) of the thermally conductive metal powder in step 1 is preferably 2 to 60, more preferably 2 to 20, and most preferably 5 to 10.

이때, 상기 단계 1의 열전도성 금속은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 나이오븀(Nb), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr) 및 이들의 합금 등의 금속일 수 일 수 있으나, 상기 열전도성 금속이 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 상온에서 산화 특성이 높아 취급이 어려운 크롬(Cr) 금속일 수 있다.The thermally conductive metal of step 1 may be a metal such as chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), ruthenium (Ru), zirconium (Zr) However, the thermally conductive metal is not limited thereto. In particular, it may be a chromium (Cr) metal which is difficult to handle due to its high oxidation characteristic at room temperature.

한편, 상기 단계 1의 산화물 핵연료는 예를 들어 UO2, PuO2, ThO2등의 금속 산화물 핵연료일 수 있으며, 바람직하게는 UO2를 사용할 수 있으나, 열전도성의 향상이 요구되는 모든 산화물 핵연료가 적용될 수 있다. On the other hand, an oxide nuclear fuel of step 1, for example, UO 2, PuO 2, ThO 2 may be a metal oxide nuclear fuel, such as, preferably, but can use the UO 2, all the oxide nuclear fuel is the thermal conductivity improvement of requirements to be applied .

또한, 상기 단계 1에서 제조되는 산화물 핵연료 과립은 200 ㎛ 내지 1000 ㎛의 크기인 것이 바람직하나, 상기 산화물 핵연료 과립의 크기가 이에 제한되는 것은 아니다.
In addition, it is preferable that the oxide fuel particles produced in step 1 have a size of 200 μm to 1000 μm, but the size of the oxide fuel particles is not limited thereto.

또한, 상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 산화물 핵연료 과립에 대하여 2 내지 15 부피%의 비율로 혼합될 수 있다. 단계 1과 같이 열전도성 금속이 산화물 핵연료와 혼합됨에 따라 최종적으로 제조되는 소결체의 열전도성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 열전도성 금속이 상기 범위 미만의 비율로 혼합되는 경우에는, 소결체의 열전도성 향상 효과가 미흡한 문제가 있으며, 상기 범위를 초과하여 열전도성 금속이 혼합되는 경우에는 핵연료 물질 장전량 손실이 커져, 핵연료의 경제성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
In addition, the thermally conductive metal powder of step 1 may be mixed at a ratio of 2 to 15% by volume based on the oxide fuel particles. The thermal conductivity of the final sintered body can be improved as the thermally conductive metal is mixed with the oxide fuel as in the step 1. However, when the thermally conductive metal is mixed at a ratio lower than the above range, there is a problem that the effect of improving the thermal conductivity of the sintered body is insufficient. When the thermally conductive metal is mixed in excess of the above range, , There may arise a problem of lowering the economical efficiency of the nuclear fuel.

다음으로, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계이다.Next, in the method for improving the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body according to the present invention, step 2 is a step of molding the oxide fuel particles mixed with the thermoconductive metal powder in the step 1 to produce a molded body.

상기 단계 2는 핵연료 소결체를 제조하기 위하여, 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립으로 성형체를 제조하는 단계로써, 상기 단계 2의 성형체는 100 MPa 내지 500 MPa의 성형압력으로 가압성형하여 제조될 수 있다.
The step 2 is a step of producing a molded body of oxide fuel granules in which a thermally conductive metal powder is mixed in a step 1, in order to produce a nuclear fuel sintered body, wherein the molded body of the step 2 is pressure molded at a molding pressure of 100 MPa to 500 MPa .

만약, 상기 단계 2의 성형이 100 MPa 미만의 압력으로 가압성형되는 경우에는 산화물 핵연료 과립이 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.
If the molding of step 2 is press-molded at a pressure of less than 100 MPa, the oxide fuel particles are not sufficiently compressed and thus the integrity is poor. As a result, it is difficult to handle the molded article have. 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.

다음으로, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계이다.Next, in the method for improving the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body according to the present invention, Step 3 is a step of sintering the molded body of Step 2 above.

상기 단계 3에서는 상기 단계 2에서 제조된 성형체를 소결하여 소결체를 제조하되, 상기 소결을 수소 분위기 가스 하에서 수행하여 핵연료 소결체를 제조할 수 있으며, 이와 같이 본 발명의 제조방법은 기존의 소결체 제조공정과 동일하게 환원성의 수소 분위기에서 소결을 수행함에 따라 기존의 상용 제조 공정과의 양립성이 뛰어난 효과가 있다.
In the step 3, the sintered body produced by the step 2 is sintered to produce a sintered fuel. The sintered body may be sintered under a hydrogen atmosphere to produce a nuclear fuel sintered body. Sintering is performed in a reducing hydrogen atmosphere in the same manner, so that it has an excellent compatibility with existing commercial manufacturing processes.

이때, 상기 단계 3의 소결은 1300 ℃ 내지 1800 ℃의 온도로 1 시간 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다. 만약, 상기 단계 3의 소결이 1300 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 핵연료 시방(Specification)에 적합한 밀도를 갖는 소결체를 제조할 수 없는 문제가 있으며, 상기 소결이 1800 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 가열장치의 제조 및 이의 유지가 어려운 문제가 있다. At this time, the sintering of step 3 may be performed at a temperature of 1300 ° C to 1800 ° C for 1 hour to 10 hours. If the sintering of step 3 is performed at a temperature of less than 1300 ° C, there is a problem that a sintered body having a density suitable for the specification of the fuel can not be manufactured, and the sintering 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 부분이나, 일반적으로 1 시간 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.
In addition, the time at which the sintering is performed may be varied depending on the sintering temperature, but may be generally performed for 1 hour to 10 hours.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 핵연료 소결체의 제조방법은 마이크로 크기의 열전도성 금속 분말을 사용함으로써 소결체 제조시 발생하는 금속 물질의 산화를 방지하여 소결체의 열전도성을 감소시키는 문제를 해결하고, 판상형의 금속 분말을 사용함으로써 소결체 미세 조직의 균질성을 더욱 개선할 수 있다. As described above, the method for manufacturing a nuclear fuel sintered body according to the present invention solves the problem of reducing the thermal conductivity of the sintered body by preventing the oxidation of metallic materials generated during the manufacture of the sintered body by using micro-sized thermally conductive metal powder, The homogeneity of the microstructure of the sintered body can be further improved.

이에 따라, 궁극적으로 제조되는 핵연료 소결체의 밀도가 향상될 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수하다.
Accordingly, not only the density of the ultrafine fuel sintered body is improved, but also the thermal conductivity is excellent.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기의 실시예 및 실험예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
However, the following examples and experimental examples are illustrative of the invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples and experimental examples.

<실시예 1> 산화물 핵연료 소결체의 제조 1Example 1 Production of Sintered Oxide Fuel Material 1

단계 1: 입자 크기가 약 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 크롬 금속 분말(제조사 DittoTechnology)을 준비하였다. 상기 크롬 금속 분말을 밀링 공정을 수행하여 판상형인 크롬 금속 분말을 준비하였다.
Step 1: A chromium metal powder (manufacturer DittoTechnology) having a particle size of about 5 탆 to 10 탆 was prepared. The chromium metal powder was milled to prepare a chromium metal powder having a plate shape.

상기에서 준비된 입자 크기가 5 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 판상형인 크롬 금속 분말과 이산화 우라늄 과립을 혼합하였다. 이때, 상기 크롬 금속 분말은 이산화 우라늄 과립에 대하여 5 부피%의 비율로 혼합되었다.
The prepared particle size was 5 to 10 占 퐉, and the plate-shaped chromium metal powder and uranium dioxide granules were mixed. At this time, the chromium metal powder was mixed at a ratio of 5 vol% based on the uranium dioxide granules.

단계 2: 상기 단계 1에서 크롬 금속 분말이 혼합된 이산화 우라늄 과립을 300 MPa의 압력으로 성형하여 성형체를 제조하였다.
Step 2: In step 1, the uranium dioxide granules mixed with the chrome metal powder were molded at a pressure of 300 MPa to prepare a molded article.

단계 3: 상기 단계 2에서 제조된 성형체를 1600 ℃의 수소분위기 하에서 10 시간 동안 소결하여 크롬 금속망이 형성된 이산화 우라늄 핵연료 소결체를 제조하였다.
Step 3: The formed body produced in step 2 was sintered at 1600 ° C for 10 hours under a hydrogen atmosphere to prepare a uranium oxide fuel sintered body having a chromium metal mesh.

<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &

단계 1: 입자 크기가 약 200 nm인 크롬 금속 분말을 준비하였다.
Step 1: A chromium metal powder having a particle size of about 200 nm was prepared.

상기에서 준비된 입자 크기가 200 nm인 크롬 금속 분말과 이산화 우라늄 과립을 혼합하였다. 이때, 상기 크롬 금속 분말은 이산화 우라늄 과립에 대하여 5 부피%의 비율로 혼합되었다.
The prepared chromium metal powder having a particle size of 200 nm and uranium dioxide granules were mixed. At this time, the chromium metal powder was mixed at a ratio of 5 vol% based on the uranium dioxide granules.

단계 2: 상기 단계 1에서 크롬 금속 분말이 혼합된 이산화 우라늄 과립을 300 MPa의 압력으로 성형하여 성형체를 제조하였다.
Step 2: In step 1, the uranium dioxide granules mixed with the chrome metal powder were molded at a pressure of 300 MPa to prepare a molded article.

단계 3: 상기 단계 2에서 제조된 성형체를 1600 ℃의 수소분위기 하에서 10 시간 동안 소결하여 크롬 금속망이 형성된 이산화 우라늄 핵연료 소결체를 제조하였다.
Step 3: The formed body produced in step 2 was sintered at 1600 ° C for 10 hours under a hydrogen atmosphere to prepare a uranium oxide fuel sintered body having a chromium metal mesh.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

단계 1: 입자 크기가 약 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 크롬 금속 분말을 준비하였다.
Step 1: A chromium metal powder having a particle size of about 5 mu m to 10 mu m was prepared.

상기에서 준비된 입자 크기가 5 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 일반적인 입상형의 크롬 금속 분말과 이산화 우라늄 과립을 혼합하였다. 이때, 상기 크롬 금속 분말은 이산화 우라늄 과립에 대하여 5 부피%의 비율로 혼합되었다.
The prepared particle size was 5 탆 to 10 탆, and general granular chromium metal powder and uranium dioxide granules were mixed. At this time, the chromium metal powder was mixed at a ratio of 5 vol% based on the uranium dioxide granules.

단계 2: 상기 단계 1에서 크롬 금속 분말이 혼합된 이산화 우라늄 과립을 300 MPa의 압력으로 성형하여 성형체를 제조하였다.
Step 2: In step 1, the uranium dioxide granules mixed with the chrome metal powder were molded at a pressure of 300 MPa to prepare a molded article.

단계 3: 상기 단계 2에서 제조된 성형체를 1600 ℃의 수소분위기 하에서 10 시간 동안 소결하여 크롬 금속망이 형성된 이산화 우라늄 핵연료 소결체를 제조하였다.
Step 3: The formed body produced in step 2 was sintered at 1600 ° C for 10 hours under a hydrogen atmosphere to prepare a uranium oxide fuel sintered body having a chromium metal mesh.

<실험예 1> 주사 전자 현미경(SEM) 관찰<Experimental Example 1> Scanning electron microscope (SEM) observation

크롬 금속 분말의 형상을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1의 단계 1에서 제조된 판상형인 크롬 금속 분말과 판상형 처리 전 크롬 금속 분말을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
In order to confirm the shape of the chromium metal powder, the plate-like chromium metal powder and the plate-like chromium metal powder prepared in Step 1 of Example 1 were observed with a scanning electron microscope (SEM) Respectively.

도 1에 나타낸 바와 같이, 크롬 금속 분말은 일반적인 입상 형태를 이루고 있는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 1, it was confirmed that the chromium metal powder has a general granular form.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 판상형인 크롬 금속 분말을 확인한 결과 입자 형태가 판상형을 이루고 있는 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2, it was confirmed that the particle shape of the plate-shaped chromium metal powder according to the present invention was a plate-like shape.

<실험예 2> 광학 현미경 관찰<Experimental Example 2> Observation under an optical microscope

본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 핵연료 소결체의 미세 구조를 확인하기 위하여, 상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체를 광학 현미경으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 3 내지 5에 나타내었다.
In order to confirm the microstructure of the nuclear fuel sintered body manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the nuclear fuel sintered body manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was observed with an optical microscope, Respectively.

도 3에 나타낸 바와 같이, 입자 크기가 나노 크기인 크롬 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 비교예 1의 경우에는 크롬 금속망과 더불어 크롬 산화물이 매우 과량 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 3, in the case of Comparative Example 1 in which a nuclear fuel sintered body was produced from a chromium metal powder having a nano-sized particle size, it was confirmed that chromium oxide was formed in an excessively large amount together with the chromium metal nets.

이렇게 형성된 크롬 산화물은 핵연료 소결체 열전도도 향상 효과를 저감시키게 된다.
The chromium oxide thus formed reduces the thermal conductivity enhancement effect of the nuclear fuel sintered body.

한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 입자 크기는 마이크로 크기를 사용하였으나, 판상형이 아닌 일반적인 입상형의 크롬 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 비교예 2의 경우에는 크롬 금속망이 균일하게 분포되어 있지 않고 큰 포어들이 부분적으로 관찰되는 것을 확인할 수 있었다.
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the case of Comparative Example 2 in which a nuclear fuel sintered body was produced from a general granular chromium metal powder rather than a plate-like particle, the chromium metal net was not uniformly distributed Large pores were observed partially.

반면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 입자 크기가 마이크로 크기이며 판상형의 크롬 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 실시예 1의 경우에는 핵연료 소결체 내 분포된 크롬 금속의 균질성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, as shown in FIG. 5, it can be confirmed that the homogeneity of the chromium metal distributed in the nuclear fuel sintered body is excellent in the case of Example 1 in which the particle size is micro-sized and the nuclear fuel sintered body is produced from the plate-shaped chromium metal powder.

이에 따라, 본 발명의 제조방법으로 제조된 핵연료 소결체의 밀도가 향상될 것을 예상할 수 있으며, 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수할 것을 예상할 수 있다.
Accordingly, it can be expected that the density of the nuclear fuel sintered body manufactured by the manufacturing method of the present invention can be improved, and that the thermal conductivity is also excellent.

<실험예 3> 핵연료 소결체의 밀도 분석<Experimental Example 3> Density analysis of nuclear fuel sintered body

본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 핵연료 소결체의 밀도를 확인하기 위하여, 상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체의 소결 밀도를 분석하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
In order to confirm the density of the nuclear fuel sintered body manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the sintered density of the nuclear fuel sintered body manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was analyzed, and the result is shown in FIG. 6 .

도 6에 나타낸 바와 같이, 일반적인 나노 크기의 열전도성 금속 분말 또는 판상형이 아닌 마이크로 크기의 열전도성 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 비교예 1 및 비교예 2에 비해 입자 크기가 마이크로 크기이며 판상형의 크롬 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 실시예 1의 경우 소결 밀도가 약 4 % 내지 5 % 개선된 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 6, compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, in which a sintered fuel body of a nano-sized thermally conductive metal powder or a micro-sized thermally conductive metal powder that is not a plate- It was confirmed that the sintered density was improved by about 4% to 5% in Example 1 in which a sintered fuel body of a metal powder was produced.

<실험예 4> 핵연료 소결체의 열전도도 분석<Experimental Example 4> Thermal conductivity analysis of the nuclear fuel sintered body

본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 핵연료 소결체의 열전도도를 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 핵연료 소결체의 열전도도를 핵연료 중심 온도인 1,000 ℃에서 분석하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
In order to confirm the thermal conductivity of the nuclear fuel sintered body manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the thermal conductivities of the nuclear fuel sintered bodies manufactured in Example 1 and Comparative Example 2 were analyzed at a center temperature of the nuclear fuel of 1,000 ° C., 7.

도 7에 나타낸 바와 같이, 일반적인 나노 크기의 열전도성 금속 분말 또는 판상형이 아닌 마이크로 크기의 열전도성 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 비교예 1 및 비교예 2에 비해 입자 크기가 마이크로 크기이며 판상형의 크롬 금속 분말로 핵연료 소결체를 제조한 실시예 1의 경우 열전도도가 약 11 % 향상된 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 7, compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, in which a sintered fuel body of a nano-sized thermally conductive metal powder or a micro-sized thermally conductive metal powder that is not a plate- It was confirmed that the thermal conductivity of Example 1, in which the metal powder sintered body was manufactured from the fuel, was improved by about 11%.

이와 같이, 본 발명에 따른 핵연료 소결체 밀도가 향상될 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.As described above, it can be confirmed that the density of the nuclear fuel sintered body according to the present invention is improved as well as the thermal conductivity is extremely excellent.

Claims (15)

산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 금속 분말이 포함된 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);
The step (step 2) of forming a molded body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1; And
And sintering the formed body containing the metal powder of the step 2 (step 3).
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 산화물 핵연료는 UO2, PuO2 및 ThO2를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 금속 산화물 핵연료인 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Oxide nuclear fuel of step 1 is UO 2, PuO 2, and ThO 2 method of producing a nuclear fuel sintered compact is a thermally conductive metal mesh according to one characterized in that the at least one metal oxide nuclear fuel is selected from the group formed comprising a.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 나이오븀(Nb), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr) 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속인 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The thermally conductive metal powder of step 1 is selected from the group consisting of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), ruthenium (Ru), zirconium Wherein the heat-conductive metal mesh is at least one metal.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 입자 크기가 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive metal powder of step 1 has a particle size of 5 탆 to 10 탆.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 두께가 1 ㎛ 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive metal powder of step 1 has a thickness of 1 占 퐉 to 30 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 산화물 핵연료 과립에 대하여 2 부피% 내지 15 부피%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive metal powder of step 1 is mixed at a ratio of 2 volume% to 15 volume% with respect to the oxide fuel granules.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 성형체는 100 MPa 내지 500 MPa의 성형압력 하에서 제조되는 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the shaped body of step 2 is manufactured under a molding pressure of 100 MPa to 500 MPa.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 소결은 수소 분위기 가스 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sintering step (3) is performed under a hydrogen atmosphere gas.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 소결은 1300 ℃ 내지 1800 ℃의 온도로 1 시간 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 열전도성 금속망이 형성된 핵연료 소결체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sintering of step 3 is performed at a temperature of 1300 ° C to 1800 ° C for 1 hour to 10 hours.
제1항의 제조방법에 따라 제조되어, 망상구조의(network structure) 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체.
A fuel sintered body produced according to the manufacturing method of claim 1, comprising a network structure of a thermally conductive metal.
제10항에 있어서,
상기 핵연료 소결체의 밀도는 96 %이론밀도(T.D., Theoretical density) 이상인 것을 특징으로 하는 핵연료 소결체.
11. The method of claim 10,
Wherein the density of the nuclear fuel sintered body is 96% or more of theoretical density (TD).
제10항에 있어서,
상기 망상구조의 열전도성 금속은 핵연료 소결체의 전부 또는 적어도 일부영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 핵연료 소결체.
11. The method of claim 10,
Wherein the network of the heat conductive metal is included in all or at least a part of the sintered fuel body.
제10항의 핵연료 소결체; 및
상기 핵연료 소결체 복수개가 그 내부로 장입되는 핵연료 피복관;을 포함하는 핵연료.
A nuclear fuel assembly according to claim 10; And
And a nuclear fuel cladding tube into which a plurality of said nuclear fuel sintering bodies are charged.
산화물 핵연료 과립과, 입자 크기가 2 ㎛ 내지 60 ㎛이고 판상형인 열전도성 금속 분말을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 열전도성 금속 분말이 혼합된 산화물 핵연료 과립을 성형하여 성형체를 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 성형체를 소결하는 단계(단계 3);를 포함하는 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법.
Mixing the oxide fuel particles and a thermally conductive metal powder having a particle size of 2 占 퐉 to 60 占 퐉 and a plate shape (step 1);
The step (step 2) of forming a molded body by molding the oxide fuel granules in which the thermally conductive metal powder is mixed in the step 1; And
And sintering the formed body of step 2 (step 3).
제14항에 있어서,
상기 단계 1의 열전도성 금속 분말은 입자 크기가 5 ㎛ 내지 10 ㎛이고 두께가 1 ㎛ 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 핵연료 소결체의 열전도성을 향상시키는 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the thermally conductive metal powder of step 1 has a particle size of 5 탆 to 10 탆 and a thickness of 1 탆 to 30 탆.
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