KR20080026741A - 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및소결로 - Google Patents

우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및소결로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및 소결로에 관한 것이다. 특히, 우라늄 및 지르코늄 분말을 혼합·성형한 후 저진공 분위기에서의 우라늄-지르코늄 혼합 분말 성형체의 소결 방법 및 소결로에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 과정에서, 고진공 상태인 소결로 챔버 내부에 불활성 기체인 아르곤 가스를 직접 장입하거나 고진공 소결로 외부에 아르곤 가스 분위기를 유지할 수 있는 챔버를 부착하여 소결로 내부로의 공기 유입을 방지하고 진공도를 제어함으로써 우라늄-지르코늄 소결체 합금에서 Zr(O) 상 형성과 우라늄의 증발 현상을 동시에 억제하여 균질한 우라늄-지르코늄 소결체 합금을 제조하는 유용한 효과를 제공할 수 있다.
합금 소결체, 우라늄-지르코늄 분말 성형체, 소결, 아르곤 챔버, 저진공, 진공도 조절

Description

우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및 소결로{Method and Furnace for Sintering of U-Zr Powder Compacts in a Low-vacuum Environment}
도 1은 본 발명에 의한 U-Zr 소결체 합금의 제조 공정을 나타낸 순서도;
도 2는 본 발명에 의한 U-Zr 소결체 합금의 미세조직을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진;
도 3은 본 발명에 의한 여러 진공도에 따른 U-Zr 소결체 합금의 SEM/EDS 성분 분포를 나타낸 그래프(A: 1.0×10-4 torr, B: 1.8×10-4 torr, C: 3.0×10-4 torr, D: 6.0×10-4 torr, E: 1.0×10-3 torr); 및
도 4는 본 발명에 의한 저진공 분위기 조절이 용이한 소결로의 개략도.
본 발명은 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및 소결로에 관한 것이다. 특히, 우라늄-지르코늄 소결체 제조에 있어서, 저진공 분위기에서 소 결하므로, 고진공 분위기에서 소결하는 종래 공정에서 발생되는 Zr(O) 상의 형성과 우라늄 증발 현상을 동시에 억제함으로써 균질한 우라늄 -지르코늄 소결체 합금을 제조할 수 있는 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및 소결로에 대한 것이다.
핵연료는 원자연료라고도 하며, 원자로 안에 장입하여 핵분열을 연쇄적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질이다. 원자력 발전에서 핵연료 물질로 이루어진 수십∼수백 개의 소결체를 지르코늄 합금 피복관에 넣고 양끝을 밀봉 용접해서 연료봉을 제조하고, 연료봉을 수십∼수백 개씩 묶어서 하나의 다발을 제조한다. 이러한 다발이 경수형 및 중수형 원자로에 장전되어 사용되며 소결체에서 발생한 열은 소결체를 거쳐서 피복관을 통해서 연료봉 주위를 흐르는 냉각수로 전달되어 이루어진다.
또한, 현재 사용되는 원자로용 핵연료는 세라믹(UO2) 핵연료 및 금속(U) 핵연료로 구분될 수 있다. 이들 중 금속 우라늄 핵연료는 세라믹 핵연료에 비해 열전도도가 우수하여 다양한 형태의 원자로에 사용되고 있다. 금속 핵연료 중의 하나인 우라늄-지르코늄 합금을 제조하는 공정은 금속 우라늄과 금속 지르코늄 분말을 서로 혼합하고 성형한 후 소결하여 소결체의 형태로 사용된다.
핵연료 소결체를 제조하는 단계는 크게 혼합, 성형, 소결의 세 단계로 구분할 수 있다. 첫 번째 혼합 단계는 제품 생산을 위한 주원료 및 첨가물의 배합이나 윤활제의 첨가를 목적으로 더블 콘(Double Cone) 혹은 V-콘(V-Cone)과 같은 혼합기를 사용하며 적절한 회전 속도 및 혼합시간을 조정하여 성형을 하기 위한 준비 단계로, 성형할 때 품질의 균일화를 위해서 매우 중요한 공정이다. 두 번째 성형 단계는 혼합공정을 거친 분말을 반제품의 형태로 만들어지는 최초의 공정이며 분말 입자들이 충분히 결합을 해서 다음 공정을 처리할 때까지 안정할 정도의 기계적인 강도까지를 부여해 주는 과정이다. 즉, 높은 압력을 가하여 성형시킨 성형체라 하더라도 소결 전의 상태만으로는 분말 입자 간의 결합력은 아주 낮은 개개 분말입자의 집합체로서 작은 응력으로도 쉽게 파괴될 수 있는 상태이다. 마지막 소결 단계는 분말 중의 각 입자들이 가열에 의해서 원자 간의 접착력으로 결합하고, 이에 따라서 분말 전체의 강도가 증가하며 물질이동에 의해서 밀도의 증가와 재결정을 일으키는 것으로, 2개 또는 그 이상의 분말입자가 그 계의 어느 한 성분에 융점보다 낮은 온도에서 가열만으로 결합하는 단계이다. 즉, 기지금속의 용융점 이하의 온도에서 행해지는 일종의 열처리로서 분말 입자 상호 간의 확산이 일어나서 화학적인 결합을 하여 요구되는 기계적인 성질을 갖게 되는데 이러한 열처리가 바로 소결이다. 이때, 소결온도와 소결시간에 따라 소결밀도가 결정된다.
한편, 핵연료 소결체는 기술 시방서에 소결체의 밀도와 결정립의 크기가 규정되어 있으며, 구체적으로 소결체의 밀도가 95±1% TD 이고 결정립의 크기는 5㎛ 이상이다. 이러한 조건을 만족시키고 경제적으로 핵연료 소결체를 제조하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한 혼합 핵연료 소결체인 우라늄-지르코늄 소결체 합금 제조공정에서는 소결온도와 소결시간에 따라 우라늄-지르코늄 소결체의 소결밀도가 결정되는데, 금속 우라늄과 금속 지르코늄은 산화성이 강하기 때문에 종래의 환원 소결 과정에서는 산화를 억제하기 위하여 성형체를 고진공 분위기에서 소결한다. 그러나, 고진공에서 소결하는 경우 소결로 내부로 공기가 유입(leak)되고, 소결로 내부로 유입된 공기는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 산화시키므로 소결체 합금 내에 산화에 의해 Zr(O) 상이 형성하게 된다. 또한, 고진공에서 소결하기 때문에 우라늄-지르코늄 분말 성형체 표면에 있는 우라늄의 증발 현상이 일부 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 고진공에 따른 공기의 유입으로 소결 과정 중에 형성되는 Zr(O) 상과 우라늄의 증발을 막아 균질한 소결체 금속을 만들기 위한 우라늄-지르코늄 혼합 분말 성형체의 저진공 소결 방법 및 소결로를 제공하는 데 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 10~90 중량%의 지르코늄과 잔부의 우라늄을 함유하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 저진공의 불활성 분 위기에서 소결하는 단계를 포함하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 제조하기 위한 도가니와 상기 도가니의 외주변에 배치되어 상기 도가니에 상기 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결처리하기 위해 열을 공급하기 위한 히터를 수용하는 하우징, 상기 하우징의 저부 일측 개구부와 연통되며 상기 하우징의 진공도를 조절하기 위한 진공 시스템, 및 상기 하우징을 수용하며, 상하 측면 소정의 위치에 불활성 기체의 유입구 및 유출구가 구비된 불활성 챔버를 포함하여 구성되는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 소결로를 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결방법을 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 본 발명은 10~90 중량%의 지르코늄과 잔부의 우라늄을 함유하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 저진공의 불활성 분위기에서 소결하는 단계를 포함한다.
혼합 핵연료 소결체의 제조에 있어서, 본 발명은 소결체의 밀도와 미세조직을 제어할 목적으로 저진공에서 소결체를 제조한다. 본 발명의 저진공 환원 소결 공정은 분말 성형체를 소결로에 장입하고, 저진공/환원기체 분위기에서 소결하여 소결체의 산소 조성을 제어할 수 있다. 더욱 구체적으로, 혼합 핵연료 소결체의 저진공 환원 소결 공정은 저진공/불활성 기체 분위기에서 분말 성형체를 일정 시간 동안 소결하여 소결체를 제조한 후 온도를 내리는 과정을 거쳐 이뤄진다.
본 발명은 먼저 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 제조하기 위해 우라늄 분말 및 지르코늄 분말을 혼합 및 압분하는 과정을 선행한다. 성형제의 제조공정은 본 발명 분야에서 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있으며, 본 발명은 이를 한정하는 것은 아니다. 혼합 공정은 소결체의 균일화를 결정하는 매우 중요한 공정으로, 본 발명에서 금속 원료로부터 금속 분말을 제조하는 공정으로 우라늄의 경우는 원심분무공정(atomizing process)을 통해 제조될 수 있으며, 예컨대 불활성 기체 분위기에서 고속을 회전하는 원판 위에 용융금속을 적하시켜 원심력을 이용하여 미세 분말을 제조할 수 있다.
지르코늄 분말은 지르코늄 스폰지(sponge)를 수소화-탈수소화 공정(hydride-dehydride process)으로 제조될 수 있으며, 예컨대 용매 내에서 수소촉매를 이용하여 수소를 가하여 환원시키는 침전반응에 의해 제조될 수 있다. 이들 얻어진 우라늄 및 지르코늄 분말은 125 메쉬 이하, 바람직하게는 50~125 메쉬 범위의 체(sieve)에 통과시켜 혼합 분말을 얻을 수 있다. 상기 혼합 공정에서 우라늄-지르코늄 분말 성형체는 10~90 중량%의 Zr과 잔부의 우라늄을 함유하도록 혼합하는 것이 바람직한바, 이는 우라늄의 농축도가 20% 이하인 저농축 우라늄을 제조하기 위한 것으로 본 발명의 일 실시예에서는 38%의 우라늄을 혼합하였는데 농축도 19.75%의 저농축 우라늄에 해당한다.
압분 공정은 원하는 형상으로 분말 입자들이 충분히 결합하게 하여 다음 공정 처리를 위한 최소한의 안정성을 부여해 주는 역할을 수행한다.
다음으로, 본 발명은 상기 성형체를 저진공의 불활성 기체 분위기에서 소결는 과정을 포함한다. 소결은 소결체 합금의 제조에 있어서 가장 중요한 단계로, 이 단계의 공정 조건에 의해서 균질한 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 만들 수 있고, 목적하는 소결체의 소결 밀도가 결정된다.
소결 시 적합한 상기 공정 조건으로, 소결온도는 1300~1500 ℃이고 유지시간은 1~5시간인 것이 바람직한데, 특히, 온도는 1400~1500 ℃인 것이 더욱 바람직하다. 이 범위의 공정 조건에서 소결했을 경우 95% TD 이상의 높은 이론밀도를 나타내어 기술 시방서에 규정된 범위(95±1% TD)를 만족한다.
상기 불활성 기체는 그 유출입을 통하여 도가니의 저진공 분위기를 형성시키고, 또한 소결체의 산화를 막기 위한 환경을 만들어 주는 것으로, 아르곤 가스 또는 질소 가스를 사용할 수 있다. 상기 도가니의 저진공 상태는 1.0×10-4 ~ 1.0×10-1 torr 범위로 유지시키는 것이 바람직한바, 상기 범위에서 공기의 유입(leak) 속도가 감소되어 Zr(O) 상의 형성과 우라늄의 증발 현상을 동시에 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저진공 분위기는 도가니 내에 아르곤 가스를 포함하 는 불활성 기체를 연속적으로 직접 장입하는 방법, 또는 고진공의 도가니 외부에 아르곤 가스 분위기를 유지할 수 있는 챔버를 부착하여 도가니 내로 불활성 기체를 연속적으로 장입되게 하는 방법을 이용하여 저진공 상태를 유지시킬 수 있다. 저진공 분위기에서 소결체를 제조하는 경우, 종래의 고진공에서 소결하는 방식에서 발생하는 Zr(O) 상의 형성과 우라늄의 증발을 동시에 억제할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 진공 소결로 외부에 불활성 분위기를 유지할 수 있는 저진공/불활성 기체 분위기 조절이 용이한 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 소결로를 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 제조하기 위한 도가니와 상기 도가니의 외주변에 배치되어 상기 도가니에 상기 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결처리하기 위해 열을 공급하기 위한 히터를 수용하는 하우징, 상기 하우징의 저부 일측 개구부와 연통되며 상기 하우징의 진공도를 조절하기 위한 진공 시스템, 및 상기 하우징을 수용하며, 상하 측면 소정의 위치에 불활성 기체의 유입구 및 유출구가 구비된 불활성 챔버를 포함하여 구성되는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 소결로를 포함한다.
상기 하우징은 상기 진공 시스템에 의해 1.0×10-4 ~ 1.0×10-1 torr 범위의 저진공 분위기로 유지되도록 하는 것이 바람직하고, 특히, 3.0×10-4 torr로 유지되 도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 불활성 챔버는 아르곤의 유출입으로 인해 상기 하우징의 저진공을 더욱 유지시키는 장치로, 외부의 공기가 유입되는 것을 막는 완충공간 역할을 한다. 상기 하우징 내에 질소 또는 아르곤 가스를 포함하는 불활성 기체를 연속적으로 장입되게 하여 저진공 상태가 유지되게 하거나, 고진공 하우징 외부에 불활성 기체 챔버를 부착시켜 공기의 유입을 방지하고 진공도를 조절할 수 있게 한다. 따라서, 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 고진공 분위기에서 소결하는 경우 발생하는 Zr(O) 상의 형성과 우라늄 증발을 동시에 억제할 수 있다.
상기 히터는 상기 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 소결처리를 위해 열을 상기 도가니에 공급하는 장치로, 1300~1500 ℃, 바람직하게는 1400~1500 ℃ 범위의 열로 가열하는 것이 바람직하다. 이 범위의 공정 조건에서 소결했을 경우 95% TD 이상의 높은 이론밀도를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 우라늄-지르코늄 소결체 합금의 제조를 위한 상기 소결로의 작동 과정은 다음과 같다.
제조된 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결로의 도가니에 장입하고 히터를 작동시켜 도가니의 온도를 1300~1500 ℃로 가열하고, 하우징은 저부 일측 개구부에 연통된 진공 시스템(예컨대, 진공 펌프)을 이용하여 10×10-4 ~ 1.0×10-1 torr 범위의 진공 상태로 유지한 채 소결한다. 이때, 하우징 외부에 부착된 불활성 기체 챔 버에 질소 또는 아르곤 가스를 포함하는 불활성 기체를 연속적으로 장입되게 하여 하우징 내부로 외부 공기의 유입을 막아 소결체 내의 Zr(O) 상 형성 및 우라늄의 증발을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예 및 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로 본 발명의 내용이 하기 도면의 일 실시예에 의해 제한되거나 한정되지 않음은 물론이다.
<제조예> U-Zr 혼합 분말 성형체의 제조
우라늄-지르코늄 금속연료 소결체의 원료로 사용되는 금속 우라늄 분말은 우라늄 덩어리(lump)로부터 원심분무 공정(atomizing process)방법을 통해 제조할 수 있다. 지르코늄 분말은 지르코늄 스폰지(sponge)를 수소화-탈수소화 공정(hydride-dehydride process)으로 제조하였다. 이러한 공정으로 제조된 우라늄 및 지르코늄 분말은 체(sieve)를 통과시키고, 체를 통과한 분말은 일정 무게 비율(38 무게% 우라늄 및 62 무게% 지르코늄)로 칙량하였다. 칙량된 분말은 혼합기에서 균질 혼합하였는데, 이는 V-타입의 혼합용기에 분말을 장입한 다음, 아르곤 분위기에서 75 분당회전(revolutions per minute ; rpm)의 회전속도로 2 시간 동안 수행하였다. 우라늄 및 지르코늄 혼합 분말을 성형기 내의 성형 금형 장치(mold 및 punch) 내에 장입한 다음 약 428 MPa의 압력으로 성형체(green pellet)를 제조하였다.
<실시예 1> 고진공 분위기 하에서 U-Zr 소결체 합금의 제조
제조예에 따라 제조된 우라늄-지르코늄 혼합 분말 성형체를 아르곤 가스의 유입으로 저진공 상태를 유지시킨 환경에서 여러 진공도 범위의 저진공 분위기 하 1100 ℃ 내지 1500 ℃ 온도 범위에서, 2 내지 100시간 동안 소결하여 우라늄-지르코늄 소결체 합금을 제조하였다. 실시예 1에 따른 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결한 결과로, 1.0×10-4 torr의 고진공에서 소결온도와 소결시간에 따른 소결밀도를 표 1에 나타내었다.
<실시예 2> 저진공 분위기 하에서 U-Zr 소결체 합금의 제조
제조예에 따라 제조된 우라늄-지르코늄 혼합 분말 성형체를 1.8×10-4~1.0×10-3 torr 범위의 저진공 분위기 하 1450 ℃ 온도에서, 3시간 동안 소결하여 우라늄-지르코늄 소결체 합금을 제조하였다.
<실험예> SEM 및 SEM/EDS를 이용한 분석 실험
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 소결체의 미세조직 및 성분 함량을 알아보기 위하여 하기와 같은 분석실험을 수행하였다. 제조된 소결체의 종단면을 채취한 후 시편 외부에서 내부 방향으로 일정한 면적 (300×300 μm)에 대해 우라늄 및 지르코늄의 표면 미세조직 모습 및 성분분포를 평가하였다. 주사전자현미 경(scanning electron microscope; SEM) 및 SEM/EDS(SEM/energy dispersive spectroscopy) 장비를 이용하여 분석을 수행하였다.
소결온도(℃) 소결시간(h) 소결밀도(g/㎤) 이론밀도(% TD)
1100 100 8.04 92.7
1300 30 8.18 94.3
1350 30 8.44 97.3
1400 10 8.47 97.7
1450 3 8.50 98.0
1500 2 8.56 98.7
표 1에서 보는 바와 같이, 1100 ℃ 소결에서는 100시간 동안 소결 후 소결밀도는 8.04 g/㎤ (92.7% TD - 이론밀도), 1300 ℃에서 30시간 소결 후에도 95% TD 이하를 나타내어 매우 낮은 이론밀도를 보였다. 그러나, 1350 ℃ 이상의 온도에서 소결하는 경우에 95% TD 이상의 높은 이론밀도를 나타내었다.
도 1은 본 발명에 의한 우라늄-지르코늄 소결체 합금의 제조 공정을 나타낸 순서도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 우라늄-지르코늄 소결체 합금의 제조 과정은 먼저, 우라늄 및 지르코늄 분말을 혼합하고 가압·성형한 후 환원성 기체 분위기 하에서 소결하는 단계로 구성되어 있다.
도 2는 본 발명에 의한 우라늄-지르코늄 소결체 합금의 미세조직을 나타낸 전자현미경 사진이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 각각 고진공(도 2a) 또는 저진공(도 2b) 분위기에서 1450 ℃에서 3시간 동안 소결하여 제조한 우라늄-지르코늄 소결체의 현미경 사진을 관찰하였다. 소결체는 밝은 색 기지인 δ-UZr2 상에 회색의 α-Zr 상이 석출된 미세조직을 나타내었다. 또한 미세한 기공이 일정하게 분포하여 있다. 고진공 분위기에서 소결한 경우에서는 소결체 합금 외부에 짙은 회색을 띈 괴상의 Zr(O) 상들이 관찰되었다. 반면, 저진공을 유지하여 제조한 소결체 금속에서는 Zr(O) 상들이 거의 관찰되지 않았다. Zr(O) 상은 공기의 유입에 의해 챔버 내부로 들어온 산소와 Zr이 결합하여 형성된 것으로, 불순물인 산소(O)가 10~20 무게%로 포함되어 구성된 것이다. 따라서, 저진공 소결 공정에서 Zr(O) 상이 관찰되지 않은 것은 소결로의 진공도를 낮춤에 따라 공기의 유입 속도가 감소되어 지르코늄의 산화가 억제되었기 때문이다.
도 3은 본 발명에 의한 진공도에 따른 우라늄-지르코늄 소결체 합금의 성분 분포를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 과정에서 진공도에 따른 소결거동을 관찰하였다. 소결은 1450 ℃에서 3시간 동안 수행하였으며, 이 과정에서 진공도의 조절은 소결로 챔버 내부에 아르곤 기체를 연속적으로 장입하여 진공도를 조절하였다.
우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 과정에서 여러 진공도 조건(A, B, C, D, 및 E)에서 얻어진 우라늄-지르코늄 소결체의 성분분포를 볼 수 있다. 고진공에서 소결하여 제조된 소결체에서는 표면에서 우라늄의 증발현상이 일어나므로 우라늄 농도가 매우 낮고 상대적으로 지르코늄의 함량이 높게 나타났다. 반면, 소결하는 과정에서 아르곤 가스를 장입하여 진공도를 낮춘 결과 우라늄의 증발현상이 억제되어 소결체 표면에서 우라늄의 농도가 증가하는 것으로 나타났다.
도 4는 본 발명에 의한 저진공/아르곤 분위기 조절이 용이한 소결로의 개략도이다. 도 4에서 보는 바와 같이, 진공 소결로 내부의 아르곤 분위기를 유지할 수 있는 저진공 분위기 조절이 용이한 소결로의 도면을 볼 수 있다. 저진공 분위기의 조절이 용이한 소결로에서 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하면 소결과정에서 공기의 유입을 억제하므로, 우라늄-지르코늄 소결체 합금에서 Zr(O) 상의 형성을 억제시킬 수 있다. 또한 저진공에서의 소결이므로, 소결과정에서 우라늄의 증발을 억제시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 과정에서, 고진공 상태인 소결로 챔버 내부에 불활성 기체인 아르곤 가스를 직접 장입하거나 고진공 소결로 외부에 아르곤 가스 분위기를 유지할 수 있는 챔버를 부착하여 소결로 내부로의 공기 유입을 방지하고 진공도를 제어함으로써 우라늄-지르코늄 소결체 합금에서 Zr(O) 상 형성과 우라늄의 증발 현상을 동시에 억제하여 균질한 우라늄-지르코늄 소결체 합금을 제조하는 유용한 효과를 제공할 수 있다.

Claims (5)

10~90 중량%의 지르코늄과 잔부의 우라늄을 함유하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 저진공의 불활성 분위기에서 소결하는 단계를 포함하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법.
제1항에 있어서, 상기 저진공은 1.0×10-4 ~ 1.0×10-1 torr 범위로 유지됨을 특징으로 하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법.
제1항에 있어서, 상기 소결온도는 1300~1500 ℃이고, 유지시간은 1~5시간을 더욱 포함함을 특징으로 하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체의 저진공 소결 방법.
우라늄 함유 분말 성형체를 제조하기 위한 도가니와 상기 도가니의 외주변에 배치되어 상기 도가니에 상기 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결처리하기 위해 열을 공급하기 위한 히터를 수용하는 하우징;
상기 하우징의 저부 일측 개구부와 연통되며 상기 하우징의 진공도를 조절하 기 위한 진공 시스템; 및
상기 하우징을 수용하며, 상하 측면 소정의 위치에 불활성 기체의 유입구 및 유출구가 구비된 불활성 챔버
를 포함하여 구성되는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 소결로.
제4항에 있어서, 상기 하우징은 상기 진공 시스템에 의해 1.0×10-4 ~ 1.0×10-1 torr 범위의 저진공 분위기로 유지되고, 상기 분말 성형체의 소결처리를 위해 1300~1500 ℃ 범위의 열이 상기 도가니에 의해 공급되는 것임을 특징으로 하는 우라늄-지르코늄 분말 성형체를 소결하는 소결로.
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