KR20110082884A - The method of forming silicon coating layer at u-mo alloy powder and u-mo alloy powder coated with silicon thereby - Google Patents

The method of forming silicon coating layer at u-mo alloy powder and u-mo alloy powder coated with silicon thereby Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for constituting a silicon coating layer in uranium - molybdenum alloy powder and silicon coated uranium - molybdenum alloy powder manufactured by the same are provided to improve integrity of inspection by reduce the inside temperature of uranium - molybdenum alloy powder. CONSTITUTION: A method for constituting a silicon coating layer(1) in uranium - molybdenum alloy powder(2) comprises follows. Uranium alloy including molybdenum is dissolved in alloy melt. The uranium - molybdenum alloy powder is manufactured by tapping the alloy melt on a disc which is rotating in high speed. The uranium - molybdenum alloy powder is charged in silicon powder and is heat-treated.

Description

우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법 및 이에 따라 형성되는 실리콘이 코팅된 우라늄-몰리브데늄 합금분말{The method of forming silicon coating layer at U-Mo alloy powder and U-Mo alloy powder coated with silicon thereby}Method of forming silicon coating layer on uranium-molybdenum alloy powder and thus formed silicon-coated uranium-molybdenum alloy powder coated with silicon thereby}

본 발명은 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법 및 이에 따라 형성되는 실리콘이 코팅된 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder and to a silicon-coated uranium-molybdenum alloy powder formed thereby.

핵분열을 이용하는 원자로 중에서 연구용 원자로는 발전용 원자로와는 달리 낮은 온도에서 가동되며 증기 발생기나 발전용 터빈이 필요없는 구조로 되어 있다. 연구용 원자로는 핵분열에서 발생하는 중성자를 이용하여 동위원소 생산이나 중성자 빔을 활용한 물질 구조 연구, 의료용 치료, 화학성분 분석 등 다양한 과학적인 활동에 이용되고 있다. Unlike nuclear power reactors, nuclear reactors use nuclear fission reactors at low temperatures and do not require steam generators or turbines. Research reactors are used in a variety of scientific activities, including isotope production using neutrons from fission, material structure research using neutron beams, medical treatment, and chemical composition analysis.

연구용 원자로의 핵연료로는 20%의 U-235를 함유하고 있는 저농축 우라늄 화합물 또는 우라늄 합금이 주로 사용되고 있으며, U3Si2나 U3Si와 같은 우라늄 실리사이드가 주로 많이 사용되고 있다. 우라늄 실리사이드는 취성이 있는 금속간화합물이기 때문에 주조 후 파쇄한 후 알루미늄과 혼합하여 열간 압연 또는 열간 압출에 의해 판상 또는 봉상 핵연료 형태로 제조된다. 우라늄 실리사이드를 사용하는 핵연료의 심재는 대부분 4.8 gU/cc의 우라늄 밀도를 갖도록 제조되는데 이는 대부분의 원자로에서 사용가능하나 일부 고출력 원자로에서는 더 높은 우라늄 밀도를 필요로 한다. 상기 고출력 원자로는 저농축 우라늄 대신 약 93%의 U-235를 함유하는 고농축 우라늄을 사용하는 핵연료를 사용하기 때문에 핵 비확산을 위하여 저농축 우라늄 연료로 대체될 필요성이 있다. 고농축 우라늄 연료를 저농축 우라늄 연료로 대체하기 위해서는 기존의 실리사이드계 핵연료보다 우라늄 밀도가 더 높은 핵연료의 개발이 필요하다. 여러 고밀도 우라늄 합금과 화합물을 시험 평가한 결과 우라늄-몰리브데늄 합금이 가장 유망한 고밀도 우라늄 합금 연료로 인정되고 있다. 약 7-12%의 몰리브데늄을 함유한 우라늄 합금은 기존의 실리사이드 함급보다 인성이 높기 때문에 파쇄법으로 제조하기 어려운 문제가 있다. Low-enriched uranium compounds or uranium alloys containing 20% of U-235 are mainly used as nuclear fuel for research reactors, and uranium silicides such as U 3 Si 2 and U 3 Si are mainly used. Since uranium silicide is a brittle intermetallic compound, it is produced in the form of a plate or rod nuclear fuel by hot rolling or hot extrusion by crushing after casting and mixing with aluminum. Nuclear fuel cores using uranium silicide are mostly manufactured to have a uranium density of 4.8 gU / cc, which is available in most reactors but requires higher uranium densities in some high power reactors. Since the high power reactor uses a nuclear fuel using high enriched uranium containing about 93% of U-235 instead of low enriched uranium, it is necessary to be replaced with a low enriched uranium fuel for nuclear non-proliferation. In order to replace high enriched uranium fuel with low enriched uranium fuel, it is necessary to develop nuclear fuel with higher uranium density than conventional silicide fuels. Test evaluations of various high density uranium alloys and compounds indicate that the uranium-molybdenum alloy is the most promising high density uranium alloy fuel. The uranium alloy containing about 7-12% molybdenum has a higher toughness than the conventional silicide content, so it is difficult to manufacture by crushing.

이에, 한국원자력연구원에서는 원심 분무법을 이용하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하는 방법으로 개발하였으며, 상기 방법으로 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금은 우수한 연소 성능을 나타내었다. 그러나, 우라늄 합금과 알루미늄 기지의 상호반응에 의해 형성된 비정질 알루미나이드계인 반응층은 분산핵연료의 열전도도를 떨어뜨리고, 핵연료의 중심온도를 상승시키며, 궁극적으로는 구조적인 강도를 저하시켜 핵분열기체에 의한 팽윤을 일으키는 문제가 있다.
In this regard, the Korea Atomic Energy Research Institute developed a method for producing uranium-molybdenum alloy powder using a centrifugal spray method, and the uranium-molybdenum alloy prepared by the above method showed excellent combustion performance. However, the amorphous aluminide-based reaction layer formed by the interaction between the uranium alloy and the aluminum matrix lowers the thermal conductivity of the dispersed fuel, increases the center temperature of the nuclear fuel, and ultimately decreases the structural strength, which is caused by the nuclear fission gas. There is a problem causing swelling.

이에, 본 발명자들은 우라늄 합금과 알루미늄 기지의 상호반응을 억제하는 방법을 연구하던 중 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시켜 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지와의 반응을 억제시키는 방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
Thus, the present inventors while studying a method for inhibiting the interaction between the uranium alloy and the aluminum base to form a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder to suppress the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum base The method was developed and the present invention was completed.

본 발명의 목적은 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for forming a silicon coating layer on uranium-molybdenum alloy powder.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 형성되는 실리콘이 코팅된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제공하는 데 있다.
In addition, another object of the present invention to provide a silicon-coated uranium-molybdenum alloy powder formed by the above method.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 실리콘 분말 내에 장입한 후 열처리하는 단계(단계 2)를 포함하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to prepare a molten uranium alloy containing molybdenum alloy molten metal and then tapping on a rotating disk at high speed to produce a uranium-molybdenum alloy powder (step 1) ; And it provides a method for forming a silicon coating layer on the uranium- molybdenum alloy powder comprising the step (step 2) of charging the uranium-molybdenum alloy powder prepared in step 1 into the silicon powder and heat treatment.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법으로 실리콘 코팅층이 형성된 구형의 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제공한다.
The present invention also provides a spherical uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer formed by forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention.

본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법은 연료로용 분산 핵연료의 조사 중에 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지와의 반응을 억제시켜 팽윤량을 감소시키고, 분산 핵연료인 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 내부온도를 감소시켜 조사 건정성을 향상시키고 방출 연소도를 증가시키므로, 연구로용 분산 핵연료 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
The method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention reduces the amount of swelling by inhibiting the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum matrix during irradiation of the dispersion fuel for fuel. Since the internal temperature of the uranium-molybdenum alloy powder, which is a nuclear fuel, is reduced, the irradiation stability and the emission burnability are increased, and thus it can be usefully used for the production of distributed nuclear fuel for research.

도 1은 본 발명에 따른 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 나타낸 개념도이고;
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이고;
도 3은 종래방법으로 제조된 분산 핵연료의 연소 전 및 연소 후 주사전자현미경(SEM) 사진이고((a): 연소 전, (b): 연소 후); 및
도 4는 본 발명에 따른 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 주사전자현미경 사진 및 에너지 분광 분석(EDS) 결과를 나타낸 그래프이다((a): 주사전현미경 사진, (b): 에너지 분광 분석 결과).1 is a conceptual diagram showing a uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer according to the present invention;
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer according to the present invention;
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the pre- and post-combustion of dispersed nuclear fuel prepared by the conventional method ((a): before combustion, (b): after combustion); And
4 is a graph showing scanning electron micrographs and energy spectroscopic analysis (EDS) results of the uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer according to the present invention ((a): prescan micrographs, and (b): energy) Spectroscopic analysis).

본 발명은The present invention

몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하는 단계(단계 1); 및Dissolving a uranium alloy containing molybdenum to prepare an alloy molten metal and then tapping it on a disk rotating at high speed to prepare a uranium-molybdenum alloy powder (step 1); And

상기 단계 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 실리콘 분말 내에 장입한 후 열처리하는 단계(단계 2)를 포함하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법을 제공한다.
It provides a method for forming a silicon coating layer on the uranium- molybdenum alloy powder comprising the step (step 2) of charging the uranium-molybdenum alloy powder prepared in step 1 into silicon powder and then heat-treating.

이하, 본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention will be described in detail step by step.

본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법에 있어서, 단계 1은 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하는 단계이다.In the method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention, step 1 is to prepare a uranium-molybdenum alloy powder.

상기 단계 1은 몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 고온에서 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조할 수 있는 종래 특허에 기재된 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 고속으로 회전하는 디스크 위에 합금 용탕을 출탕하면 원심력에 의해 합금 용탕의 액적이 분산되어 비산되다가 표면장력에 의해 구형으로 급속 응고되어 우라늄-몰리브데늄 합금분말이 제조된다. Step 1 is carried out by the method described in the conventional patent that can dissolve the uranium alloy containing molybdenum at high temperature to produce an alloy molten metal and then tapping on a rotating disk at high speed to produce a uranium-molybdenum alloy powder It may be, but is not limited thereto. At this time, when the molten alloy is tapped on a disk rotating at high speed, droplets of the molten alloy are dispersed and scattered by centrifugal force, and then rapidly solidified into a spherical shape by surface tension to prepare an uranium-molybdenum alloy powder.

상기 단계 1의 합금 용탕은 추가적으로 지르코늄 또는 티타늄을 0.5 - 5 중량% 함량으로 더 포함할 수 있다. 만약, 상기 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 지르코늄 또는 티타늄이 소량으로 첨가되어 반응층이 안정화되지 못하는 문제가 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 지르코늄 또는 티타늄이 과량으로 첨가되어 감마상의 안정성이 감소되고, 우라늄의 밀도가 감소되는 문제가 있다.
The molten alloy of step 1 may further include 0.5 to 5% by weight of zirconium or titanium. If the content is less than 0.5% by weight, a small amount of zirconium or titanium is added to prevent the reaction layer from stabilizing. If the content is more than 5% by weight, the amount of zirconium or titanium is added in an excessive amount to reduce gamma stability. There is a problem that the density of uranium is reduced.

다음으로, 본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 실리콘 분말 내에 장입하여 열처리하는 단계이다.Next, in the method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention, step 2 is a step of charging the uranium-molybdenum alloy powder prepared in step 1 into the silicon powder to heat treatment. .

상기 단계 2의 열처리는 아르곤, 질소, 헬륨 또는 진공 분위기에서 700 - 1100 ℃ 온도로 30 - 300 분 동안 수행하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 열처리 온도가 700 ℃ 미만인 경우에는 실리콘 코팅층이 얇게 형성되어 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지의 상호반응으로 반응층이 형성되는 문제가 있고, 1100 ℃를 초과하는 경우에는 우라늄-몰리브데늄 합금분말이 용해될 가능성이 있고, 에너지 효율의 측면에서 과량의 에너지가 소비되는 문제가 있다.The heat treatment of step 2 is preferably carried out for 30-300 minutes at 700-1100 ℃ temperature in argon, nitrogen, helium or vacuum atmosphere. If the heat treatment temperature is less than 700 ℃, there is a problem that a thin silicon coating layer is formed to form a reaction layer by the interaction of the uranium-molybdenum alloy powder and aluminum matrix, if the temperature exceeds 1100 ℃ uranium-mol There is a possibility that the lithium alloy powder may be dissolved, and excessive energy is consumed in terms of energy efficiency.

또한, 상기 단계 2의 실리콘 분말은 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 합금 기지와의 반응을 억제하기 위해 추가적으로 알루미나 분말과 같은 내화분말을 10 - 90 중량% 함량으로 더 포함할 수 있다. 만약, 상기 알루미나의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 합금 기지와의 반응을 억제시키지 못하는 문제가 있고, 90 중량%를 초과하는 경우에는 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 실리콘의 반응이 저하되는 문제가 있다.In addition, the silicon powder of step 2 may further include a refractory powder such as alumina powder in an amount of 10 to 90% by weight to further suppress the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum alloy matrix. If the content of the alumina is less than 10% by weight, there is a problem in that the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum alloy base is not inhibited. If the content of the alumina exceeds 90% by weight, the uranium-molybdenum alloy powder There is a problem that the reaction of and silicon is lowered.

나아가, 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 실리콘의 반응을 촉진시키기 위해 추가적으로 염화불소 또는 염화암모늄을 5 - 50 중량% 함량으로 더 포함할 수 있다. 만약, 상기 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 염화불소 또는 염화암모늄이 소량 첨가되어 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 실리콘의 반응을 촉진시키지 못하는 문제가 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 염화불소 또는 염화암모늄이 과량으로 첨가되어 실리콘과 반응하는 문제가 있다.
Furthermore, in order to promote the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and silicon, it may further include fluorine chloride or ammonium chloride in an amount of 5 to 50% by weight. If the content is less than 5% by weight, a small amount of fluorine chloride or ammonium chloride is added to promote the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and silicon, and when the content is more than 50% by weight, fluorine chloride or There is a problem that ammonium chloride is added in excess to react with silicon.

본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법은 연료로용 분산 핵연료의 조사 중에 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지와의 반응을 억제시켜 팽윤량을 감소시키고, 핵연료인 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 내부온도를 감소시켜 조사 건정성을 향상시키고 방출 연소도를 증가시키므로, 연구로용 분산 핵연료 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
The method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention suppresses the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum base during irradiation of the dispersed fuel for fuel to reduce the amount of swelling, and the nuclear fuel Since the internal temperature of the phosphorus uranium-molybdenum alloy powder is reduced to improve irradiation health and increase the emission burnability, it can be usefully used for the production of dispersed fuel for research.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법으로 실리콘 코팅층이 형성된 구형의 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제공한다.
The present invention also provides a spherical uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer formed by forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder according to the present invention.

나아가, 본 발명은 우라늄-몰리브데늄 합금분말 표면에 실리콘 코팅층을 형성시키는 상기 방법으로 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄과의 반응 억제방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for inhibiting the reaction between uranium-molybdenum alloy powder and aluminum as the method of forming a silicon coating layer on the surface of the uranium-molybdenum alloy powder.

상기 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층이 형성되면 실리콘 코팅층이 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄과의 반응을 억제하는 확산 방지층 역할을 하게 되어 알루미늄과의 반응을 억제할 수 있고, 상기 실리콘 코팅층의 실리콘 함량이 증가할수록 알루미늄과의 반응을 더욱 억제된다.
When the silicon coating layer is formed on the uranium-molybdenum alloy powder, the silicon coating layer serves as a diffusion barrier layer that suppresses the reaction between the uranium-molybdenum alloy powder and aluminum, thereby suppressing the reaction with aluminum. As the silicon content of the coating layer increases, the reaction with aluminum is further suppressed.

이하, 본 발명을 하기의 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 the following 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 1> 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 제조Example 1 Preparation of Uranium-Molybdenum Alloy Powder with Silicon Coating Layer

몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하였다. 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 실리콘 분말 내에 장입한 후 900 ℃에서 1 시간 동안 열처리하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 10 ㎛ 두께의 실리콘 코팅층을 형성시켰다(도 1 참조).
The molten uranium alloy containing molybdenum was dissolved to prepare an alloy molten metal, followed by tapping on a disk rotating at high speed to prepare a uranium-molybdenum alloy powder. The prepared uranium-molybdenum alloy powder was charged in silicon powder, and then heat-treated at 900 ° C. for 1 hour to form a silicon coating layer having a thickness of 10 μm on the uranium-molybdenum alloy powder (see FIG. 1).

<비교예 1> 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 제조Comparative Example 1 Preparation of Uranium-Molybdenum Alloy Powder

몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하였다.
The molten uranium alloy containing molybdenum was dissolved to prepare an alloy molten metal, followed by tapping on a disk rotating at high speed to prepare a uranium-molybdenum alloy powder.

<실험예 1> 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 미세구조 분석 Experimental Example 1 Microstructure Analysis of Uranium-Molybdenum Alloy Powder with Silicon Coating Layer

본 발명에 따른 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 미세구조를 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM, Philips사)으로 분석하고, 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다.In order to determine the microstructure of the uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer according to the present invention, the result was analyzed by scanning electron microscope (SEM, Philips), and the results are shown in FIGS. 2 and 3.

도 2에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1에서 제조된 것처럼 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 표면에 실리콘이 코팅된 것을 알 수 있다.As shown in Figure 2, it can be seen that the silicon is coated on the surface of the uranium-molybdenum alloy powder as prepared in Example 1.

또한, 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이, 상기 비교예 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말은 연소전 알루미늄 기지 내에 구형 우라늄-몰리브데늄 합금분말이 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 연소전에는 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지 사이에 반응층이 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 반면, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, 상기 비교예 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말은 연소후 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄 기지 사이에 반응층이 형성된 것을 알 수 있고, 상기 반응층으로 인해 핵분열에서 발생하는 열을 알루미늄 기지가 소진하여 분산 핵연료인 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 열전도도를 감소시키고, 온도를 증가시킨다.
In addition, as shown in (a) of FIG. 3, it can be seen that the uranium-molybdenum alloy powder prepared in Comparative Example 1 has a spherical uranium-molybdenum alloy powder dispersed in an aluminum matrix before combustion. It can be seen that no reaction layer is formed between the uranium-molybdenum alloy powder and the aluminum matrix before combustion. On the other hand, as shown in Figure 3 (b), the uranium-molybdenum alloy powder prepared in Comparative Example 1 can be seen that the reaction layer is formed between the uranium-molybdenum alloy powder and aluminum base after combustion. In addition, aluminum reacts with the heat generated in the nuclear fission due to the reaction layer to reduce the thermal conductivity of the uranium-molybdenum alloy powder, which is a dispersed fuel, and increase the temperature.

<실험예 2> 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 성분 분석Experimental Example 2 Component Analysis of Uranium-Molybdenum Alloy Powder with Silicon Coating Layer

본 발명에 따른 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 성분을 알아보기 위해 에너지 분광 분석기(EDS, EDAX사)로 분석하고, 그 결과를 도 4 및 하기 표 1에 나타내었다.In order to determine the components of the uranium-molybdenum alloy powder in which the silicon coating layer was formed according to the present invention, an energy spectroscopic analyzer (EDS, EDAX Co., Ltd.) was analyzed and the results are shown in FIG. 4 and Table 1 below.

원소element 중량%weight% 원자%atom% SiSi 12.612.6 53.253.2 MoMo 4.24.2 5.35.3 UU 83.283.2 41.541.5

또한, 도 4의 (a)는 실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말의 성분 분석한 지점을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 4의 (b)와 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1은 우라늄, 몰리브데늄 및 실리콘이 주성분으로 함유된 것을 알 수 있고, 코팅층은 우라늄과 실리콘이 주성분으로 이루어진 화합물이 형성된 것을 알 수 있다.
In addition, Figure 4 (a) is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the component analysis point of the uranium-molybdenum alloy powder having a silicon coating layer, as shown in Figure 4 (b) and Table 1 , Example 1 according to the present invention can be seen that the uranium, molybdenum and silicon is contained as a main component, the coating layer can be seen that a compound consisting of uranium and silicon as the main component is formed.

1: 실리콘 코팅층
2: 우라늄-몰리브데늄 합금분말1: silicone coating layer
2: uranium-molybdenum alloy powder

Claims (11)

몰리브데늄을 포함하는 우라늄 합금을 용해시켜 합금 용탕을 제조한 후 고속으로 회전하는 디스크 위에 출탕하여 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조된 우라늄-몰리브데늄 합금분말을 실리콘 분말 내에 장입한 후 열처리하는 단계(단계 2)를 포함하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
Dissolving a uranium alloy containing molybdenum to prepare an alloy molten metal and then tapping it on a disk rotating at high speed to prepare a uranium-molybdenum alloy powder (step 1); And
A method of forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder comprising the step (step 2) of charging the uranium-molybdenum alloy powder prepared in step 1 in the silicon powder and heat treatment.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 합금 용탕은 추가적으로 지르코늄 또는 티타늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
The method of claim 1, wherein the molten alloy of step 1 further comprises zirconium or titanium.
제2항에 있어서, 상기 지르코늄 또는 티타늄은 0.5 - 5 중량% 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
3. The method of claim 2, wherein the zirconium or titanium is contained in an amount of 0.5-5% by weight of the uranium-molybdenum alloy powder.
제1항에 있어서, 상기 단계 2의 열처리는 아르곤, 질소, 헬륨 또는 진공 분위기에서 700 - 1100 ℃ 온도로 30 - 300 분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
The silicon coating layer is formed on the uranium-molybdenum alloy powder according to claim 1, wherein the heat treatment of Step 2 is performed at argon, nitrogen, helium or vacuum atmosphere at a temperature of 700-1100 ° C for 30-300 minutes. How to let.
제1항에 있어서, 상기 단계 2에서 알루미늄 합금 기지와의 반응을 억제하기 위해 추가적으로 알루미나 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
The method of claim 1, further comprising alumina powder to inhibit the reaction with the aluminum alloy matrix in the step 2 to form a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder.
제5항에 있어서, 상기 알루미나 분말은 10 - 90 중량% 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
The method of claim 5, wherein the alumina powder is contained in a content of 10 to 90% by weight of the method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder.
제1항에 있어서, 상기 단계 2에서 실리콘의 반응을 촉진시키기 위해 추가적으로 염화불소 또는 염화암모늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
2. The method of claim 1, further comprising fluorine chloride or ammonium chloride to promote the reaction of silicon in step 2.
제7항에 있어서, 상기 염화불소 또는 염화암모늄은 5 - 50 중량% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말에 실리콘 코팅층을 형성시키는 방법.
The method of claim 7, wherein the fluorine chloride or ammonium chloride in a content of 5 to 50% by weight of the method for forming a silicon coating layer on the uranium-molybdenum alloy powder.
실리콘 코팅층이 형성된 우라늄-몰리브데늄 합금분말.
Uranium-molybdenum alloy powder with a silicon coating layer formed.
우라늄-몰리브데늄 합금분말 표면에 실리콘 코팅층을 형성시키는 제1항의 방법으로 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄과의 반응 억제방법.
A method of inhibiting the reaction between uranium-molybdenum alloy powder and aluminum by the method of claim 1, wherein the silicon coating layer is formed on the surface of the uranium-molybdenum alloy powder.
제10항에 있어서, 상기 실리콘 함량이 증가할수록 알루미늄과의 반응이 억제되는 것을 특징으로 하는 우라늄-몰리브데늄 합금분말과 알루미늄과의 반응 억제방법.
11. The method of claim 10, wherein the reaction with aluminum is suppressed as the silicon content increases, the reaction of aluminum with uranium-molybdenum alloy powder.
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