KR20160083319A - 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법이 개시된다. 금속연료심 사출 주조 시스템은 중공형 형상의 몰드, 몰드의 상하 움직임을 조절하는 상부 주조장치, 상기 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하여 금속연료심을 제조하는 하부 주조장치, 상기 하부 주조장치와 연결되어 불활성 가스를 상기 하부 주조 장치로 주입하는 가스탱크, 상기 하부 주조장치와 연결되어 상기 하부 주조장치가 진공상태가 되도록 조절하는 진공 장치 및 상기 상부 주조장치, 하부 주조장치, 가스탱크 및 진공장치를 제어하는 제어 장치를 포함할 수 있다.

Description

금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법{System and method for injection casting of metallic fuel slugs}
본 발명은 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 몰드가 용탕에 침지되기 직전에 예열하여 고품질의 소듐 냉각 고속로용 금속연료심을 제조할 수 있는 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 세계는 환경 오염, 에너지 자원의 고갈, 급변하는 유가 등 에너지와 관련하여 많은 문제점을 안고 있으며, 각국에서는 이에 대한 대응으로 친환경 에너지의 개발에 박차를 가하고 있다. 차세대 에너지 중 원자력 에너지는 현재 상용화된 가장 효율적인 에너지로서 각국에서 추가적인 원전 건설 혹은 원전 개발 등의 형태로 많은 관심을 보이고 있다.
일반적으로 고속로(fast reactor)의 핵연료로 사용되는 금속 핵연료는 우라늄(U), 플루토늄(Pu), 지르코늄(Zr) 등의 주요 성분을 함유하고 있는 가늘고 긴 원통형의 금속 연료심과 금속 연료심을 둘러싸고 있는 스테인리스강으로 제조된 튜브 형태의 피복관으로 구성된다.
고속로의 금속 연료심은 용해 주조 방식에 의해 제조된다. 일 예로, 미국의 EBR-II 고속로의 경우 진공 사출 주조법을 이용하여 금속 핵연료심을 제조하였다. 이 때 EBR-II 고속로의 핵연료심 성분은 주로 우라늄-지르코늄 또는 우라늄-플루토늄-지르코늄이 사용되었다. 진공 사출 주조법은 금속 핵연료 성분을 용해한 후 진공분위기에서 몰드 다발을 용탕에 담근 후 외부에서 불활성 기체로 압력을 가하여 진공을 해제하면 몰드 내부에만 진공이 형성되고 압력 차에 의해 용탕에서 몰드 다발 내부로 용탕이 끌어올려지면서 핵연료심이 주조된다. 그리고 이와 같은 진공 사출 주조법은 다른 주조 방법에 비해 대량 생산성이 매우 우수한 장점을 가지고 있어서, EBR-II가 정지될 때까지 다른 주조법으로 대체되지 않고 계속해서 사용되었다.
소듐냉각 고속로는 금속인 소듐(Na)을 냉각재로 사용하는 액체금속로(Liquid metal reactor)로서 고속중성자 스펙트럼 순환 연료주기를 가지며, 악티나이드 재활용 주기에서 금속(우라늄-플루토늄- 마이너 악티나이드- 지르코늄) 연료 또는 MOx(우라늄-플루토늄 산화물) 연료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 소듐냉각 고속로의 출력은 모듈형의 수백 MWe급에서 1500~1700MWe에 이르기까지 다양한 규모로 개발될 수 있다. 특히, 소듐냉각 고속로는 연료를 반복해서 재활용함으로써 우라늄 자원을 현재보다 60배 이상 더욱 활용할 수 있고, 방사성폐기물의 양도 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 소늄냉각 고속로는 전 세계적으로 지난 50여년간 약 500억불에 달하는 개발비를 투자하였고, 상용화 가능성이 가장 높은 기술 중 하나이다.
소듐냉각고속로(Sodium cooled Fast Reactor:SFR) 원형로에 장전될 금속연료심 U-10wt.%Zr의 제조품질은 SFR 노내 연소성능과 매우 밀접한 관련이 있으며 노내 성능코드의 기본 물성자료가 된다. 지금까지 U-10wt.%Zr 금속연료심 제조방법은 미국 ANL(Argonne National Laboratory)에서 개발되어 소듐냉각 고속실험로인 EBR-II에 장전된 U-Zr 연료심을 제조할 때 사용한 진공사출주조법을 사용해 왔다. 이 방법으로 가늘고 긴 연료심(직경 6mm-길이 400mm)이 제조되었다. 금속연료심 사출주조식 석영관 주형 내부를 진공상태로 조성하여, 석영관 주형 내부와 외부의 압력 차이가 발생하도록 하고 그 압력 차이만큼 우라늄합금 용탕이 주형 내부로 사출되도록 하여 연료심을 제조할 수 있다.
진공사출주조 공정에서 용탕은 금속연료의 융점보다 높은 온도까지 가열되므로 금속연료심 합금원소가 휘발되어 연료손실이 발생하고, 목표조성에 미달하는 금속연료심이 제조되는 문제점이 있어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 향상된 공정을 통하여 저손실/고수율 금속연료심을 제공하는 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 진공사출주조의 휘발성 문제를 해결하여 도가니 내 용탕의 휘발을 방지하는 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 몰드에 열을 가하는 예열기와 몰드의 리프트 액츄에이터를 정지시키는 브레이크를 제공하여 용탕 침지 직전의 몰드에 급속 예열을 가할 수 있는 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 불활성 가스를 하부 주조장치로 주입하는 가스탱크와, 하부 주조장치를 진공상태로 유지시키는 진공장치를 제공하는 금속연료심 사출 주조 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 금속연료심 사출 주조 시스템은 중공형 형상의 몰드; 몰드의 상하 움직임을 조절하는 상부 주조장치; 상기 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 하부 주조장치; 상기 하부 주조장치와 연결되어 불활성 가스를 상기 하부 주조 장치로 주입하는 가스탱크; 상기 하부 주조장치와 연결되어 상기 하부 주조장치가 진공상태가 되도록 조절하는 진공 장치; 및 상기 상부 주조장치, 하부 주조장치, 가스탱크 및 진공장치를 제어하는 제어 장치를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 상부 주조장치는 몰드의 상하 움직임을 조절하는 리프트 액츄에이터를 구비할 수 있고, 상기 하부 주조장치는 상기 몰드가 침지되는 도가니 및 상기 몰드에 열을 가하는 예열기를 구비할 수 있다. 또한, 상기 상부 주조장치는 상기 리프트 액츄에이터를 정지시키는 브레이크를 구비할 수 있다. 상기 하부 주조장치는 벨 형상의 챔버일 수 있다.
상기 가스탱크는 상기 불활성 가스를 상기 주조 장치로 주입하여 상기 용탕이 몰드 내부로 상승하도록 상기 용탕을 가압할 수 있다.
상기 도가니는 금속 핵연료 원소가 용융된 용탕을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도가니는 상기 도가니의 표면에 코일형 히터를 구비할 수 있다. 상기 도가니는 개폐가 가능한 도가니 덮개가 구비할 수 있다.
상기 예열기는, 상기 몰드가 상기 용탕에 침지 전 하강하는 동안, 상기 몰드가 상기 용탕에 침지되는 동안 또는 상기 몰드가 상기 용탕에 침지 후 상승하는 동안 상기 몰드에 열을 가열할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 용탕의 온도를 1595℃ 내지 1605℃로 제어할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 금속연료심 사출 주조 방법은 금속 핵연료를 용융시켜 용탕을 형성하는 단계; 상기 형성된 용탕에 몰드를 하강시켜 침지시키는 단계; 상기 침지된 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 단계; 및 상기 사출된 용탕을 냉각하여 금속연료심을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 형성된 용탕에 몰드를 하강시켜 침지시키는 단계는, 상기 몰드가 상기 용탕에 침지되기 직전 멈추어 급속 예열될 수 있다.
상기 침지된 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 단계는, 하부 주조장치에 불활성 가스를 주입하여 상기 용탕을 가압하고, 상기 몰드 내부로 상기 용탕을 사출 주조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속연료심은 상기 사출 주조 방법을 통해 제조되고, 핵연료 집합체는 상기 금속연료심이 복수개로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 소듐냉각 고속로는 상기 핵연료 집합체가 장착된다.
본 발명에 따른 제목에 의하면, 금속연료심 제조공정에 휘발성을 억제하여 높은 수율을 갖을 수 있고, 추가된 향상된 공정을 통하여 금속연료심에 기공을 줄이고, 표면을 거칠지 않게 하여 저손실/고수율 금속연료심을 생산할 수 있다. 또한, 직경이 4 내지 10mm의 가늘고 긴 형태로 고품질의 연료심을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속연료심 사출 주조 시스템(1)을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속연료심 사출 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속연료심 사출 주조 시스템(1)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 금속연료심 사출 주조 시스템(1)은 제어 장치(100), 주조장치(200, 300), 가스탱크(400) 및 진공 장치(500)를 포함할 수 있다. 금속 연료심 사출 주조 시스템(1)은 저손실/고수율 금속연료심을 제조할 수 있다.
주조장치(200, 300)는 몰드(210) 내부로 용탕을 사출 주조하여 금속연료심을 제조할 수 있다. 이 때, 주조장치(200, 300)는 상부 주조장치(200)와 하부 주조장치(300)로 이루어질 수 있다. 또한, 상부 주조장치(200)는 원통형일 수 있고, 하부 주조장치(300)는 상부 주조장치(200) 하부에 형성되며, 벨 형상의 챔버일 수 있다. 여기서, 몰드(210)는 고온에서도 우라늄 금속용융물질과 양립성을 가지는 석영관일 수 있다. 또한, 몰드(210)는 용탕에 접촉되어 금속 핵연료심이 사출되도록 한다.
상부 주조장치(200) 및 하부 주조장치(300) 각각에 대해 보다 상세하게 설명하면, 상부 주조장치(200)는 몰드(210)의 상하 움직임을 조절하는 리프트 액츄에이터(230)를 구비할 수 있다. 또한, 상부 주조장치(200)는 브레이크를 이용하여 리프트 액츄에이터(230)가 멈추게 할 수 있다. 이와 같이 리프트 액츄에이터(230)를 멈추게 하는 브레이크는 몰드(210)가 용탕에 침지 전 하강하는 동안 또는 용탕에 침지 후 상승하는 동안 작동할 수 있다. 바람직하게는, 몰드(210)가 용탕에 침지되기 직전에 브레이크가 작동하여 몰드를 정지시키고, 예열기를 이용하여 정지된 몰드(210)에 열을 가함으로써, 금속연료심에 기공을 줄이고, 표면을 거칠지 않게 한다. 또한, 이를 통해, 고수율의 금속연료심을 제조할 수 있다.
하부 주조장치(300)는 벨 형상의 챔버로써, 금속 연료 용탕조성의 균일성을 확보하기 위하여 용탕 도가니(220)를 고주파 유도 가열하는 챔버일 수 있다. 여기서, 건전한 U-Zr 금속 연료심을 제조하기 위해 제어기를 통해 금속연료 용탕온도를 1595℃ 내지 1605℃로 정밀 제어할 수 있다.
용탕의 온도가 1595℃보다 낮은 경우, 합금의 유동성을 줄여 합금이 잘 혼합되지 않으며, 용탕의 온도가 1605℃보다 높은 경우, 용탕의 휘발을 증가시킨다. 따라서, 1595℃ 내지 1605℃의 용탕의 온도는 합금이 잘 혼합되고, 용탕의 휘발을 최대한 억제할 수 있는 적정온도이다.
하부 주조장치(300)는 몰드(210)가 침지되는 도가니(220) 및 몰드(210)에 열을 가하는 예열기(미도시)를 구비할 수 있다. 이 때, 도가니(220)는 도가니 내부에 금속 핵연료 원소가 용융된 용탕을 포함한다.
또한, 도가니(220)는 표면에 코일형 히터를 구비한다. 여기서, 상기 코일형 히터는 금속연료 용탕 조성의 균일성을 확보하도록 할 수 있다.
도가니(220)는 개폐가 가능한 도가니 덮개(222)를 구비할 수 있고, 상기 도가니 덮개(222)의 개폐는 제어장치(100)에 의해 제어될 수 있다. 몰드(210)가 침지되어 몰드(210) 내부로 용탕을 사출 주조하기 직전까지, 도가니(220)는 도가니 덮개(222)를 이용하여 금속연료 용탕을 보온할 수 있고, 금속연료 용탕의 휘발을 방지할 수 있다.
상기 예열기는 몰드(210)가 도가니(220)의 용탕에 침지 전 하강하는 동안, 상기 몰드가 상기 용탕에 침지되는 동안 또는 상기 몰드(210)가 상기 용탕에 침지 후 상승하는 동안 상기 몰드(210)에 열을 가할 수 있다. 이 때, 몰드(210)가 도가니(220)의 용탕에 침지되기 직전에 예열기가 몰드(210)에 열을 가하는 경우, 금속연료심의 기포를 줄이고 금속연료심이 표면을 덜 거칠게 하여 보다 고수율의 금속연료심을 제조할 수 있다.
가스탱크(400)는 하부 주조장치(300)와 연결되어 불활성 가스를 하부 주조장치(300)로 주입할 수 있다. 가스탱크(400)는 불활성 가스를 하부 주조장치(300)로 주입하여 도가니(220) 내부에 형성되어 있는 용탕이 상기 침지된 몰드(210) 내부로 상승하도록 용탕을 가압할 수 있다.
진공 장치(500)는 하부 주조장치(300)와 연결되어 하부 주조장치(300)가 진공상태가 되도록 조절할 수 있다.
제어장치(100)는 상부 주조장치, 하부 주조장치, 가스탱크 및 진공장치를 제어할 수 있다. 또한, 제어장치(100)는 비례-적분-미분(PID: proportional integral derivative control)제어기일 수 있다. 제어장치(100)는 도가니(220)의 용탕의 온도를 1595℃ 내지 1605℃로 제어할 수 있다. 여기서, 용탕의 온도가 1595℃보다 낮은 경우, 합금의 유동성을 줄여 합금이 잘 혼합되지 않으며, 용탕의 온도가 1605℃보다 높은 경우, 용탕의 휘발을 증가시킨다. 따라서, 1595℃ 내지 1605℃의 용탕의 온도는 합금이 잘 혼합되고, 용탕의 휘발을 최대한 억제할 수 있는 적정온도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속연료심 사출 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 하부 주조장치의 도가니는 금속 핵연료를 용융시켜 용탕을 형성한다(S110). 이 때, 하부 주조장치(300)는 벨 형상의 챔버로써, 금속 연료 용탕조성의 균일성을 확보하기 위하여 용탕 도가니(220)를 고주파 유도 가열하는 챔버일 수 있다. 여기서, 건전한 U-Zr 금속 연료심을 제조하기 위해 제어기를 통해 금속연료 용탕온도를 1595℃ 내지 1605℃로 정밀 제어할 수 있다.
하부 주조장치(300)는 몰드(210)가 침지되는 도가니(220) 및 몰드(210)에 열을 가하는 예열기(미도시)를 구비할 수 있다. 이 때, 도가니(220)는 도가니 내부에 금속 핵연료 원소가 용융된 용탕을 포함한다.
또한, 도가니(220)는 표면에 코일형 히터를 구비한다. 여기서, 상기 코일형 히터는 금속연료 용탕 조성의 균일성을 확보하도록 도울 수 있다.
도가니(220)는 개폐가 가능한 도가니 덮개(222)를 구비할 수 있고, 상기 도가니 덮개(222)의 개폐는 제어장치(100)에 의해 제어될 수 있다. 몰드(210)가 침지되어 몰드(210) 내부로 용탕을 사출 주조하기 직전까지, 도가니(220)는 도가니 덮개(222)를 이용하여 금속연료 용탕을 보온할 수 있고, 금속연료 용탕의 휘발을 방지할 수 있다.
다음, 상부 주조장치의 리프팅 액츄에이터(230)를 이용하여 상기 형성된 용탕에 몰드(210)를 하강시키고, 몰드(210)를 용탕에 침지시킨다(S120). 상기 몰드(210)가 상기 용탕에 침지되기 직전 멈추어 급속 예열된다.
보다 상세하게, 상부 주조장치(200)는 몰드(210)의 상하 움직임을 조절하는 리프트 액츄에이터(120)를 구비할 수 있다. 또한, 상부 주조장치(200)는 브레이크를 이용하여 리프트 액츄에이터(230)가 멈추게 할 수 있다. 이와 같이 리프트 액츄에이터(120)를 멈추게 하는 브레이크는 몰드(210)가 용탕에 침지 전 하강하는 동안 또는 용탕에 침지 후 상승하는 동안 작동할 수 있다. 바람직하게는, 몰드(210)가 용탕에 침지되기 직전에 브레이크가 작동하여 몰드를 정지시키고, 예열기를 이용하여 정지된 몰드(210)에 열을 가함으로써, 금속연료심에 기공을 줄이고, 표면을 거칠지 않게 한다. 또한, 이를 통해, 고수율의 금속연료심을 제조할 수 있다.
다음, 상기 침지된 몰드(210) 내부로 용탕을 사출 주조한다(S130). 상기 침지된 몰드(210) 내부로 용탕을 사출 주조하는 단계는 불활성 가스를 주입하여 상기 용탕을 가압시킴으로써, 상기 몰드 내부로 상기 용탕을 사출한다.
가스탱크(400)는 하부 주조장치(300)와 연결되어 불활성 가스를 하부 주조장치(300)로 주입할 수 있다. 가스탱크(400)는 불활성 가스를 하부 주조장치(300)로 주입하여 도가니(220) 내부에 형성되어 있는 용탕이 상기 침지된 몰드(210) 내부로 상승하도록 용탕을 가압할 수 있다. 이로써, 상기 침지된 몰드(210) 내부로 용탕이 사출 주조된다.
마지막으로, 상기 사출된 용탕을 냉각하여 금속연료심을 제조한다(S140).
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 통해 제조된 금속연료심을 제공하고, 이때, 금속연료심은 4mm 내지 10mm의 가늘고 긴 형태로 품질, 수율, 제조성, 생산성, 경제성이 우수한 연료심을 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 금속연료심 복수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 핵연료집합체를 제공한다.
본 발명에 따른 금속연료심은 아메리슘(Am)과 같은 장수명 휘발핵종의 손실이 최소화됨에 따라 소듐냉각 고속로에 적용하기 적합하다. 상기 소듐냉각 고속로는 경수로에 비해 더욱 많은 고속 중성자가 생성되며 이는 플루토늄과 아메리슘, 퀴륨, 넵튜늄 등의 장수명 휘발핵종와 같이 반감기가 긴 핵종을 핵분열시켜 반감기가 짧은 핵종으로 변환시키거나 중성자 포획 등에 의해 방사성이 없는 물질로 변환시키는 데 활용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 금속연료심이 장수명 휘발핵종을 포함함에 따라 소듐냉각 고속로에 적용하여 독성이 매우 높은 상기 장수명 휘발핵종을 관리하기 용이한 핵종으로 변환할 수 있다.
한편, 본 발명은 소듐냉각 고속로에 적용할 수 있는 상기 금속연료심 복수개로 이루어진 핵연료집합체를 제공하며, 상기 핵연료집합체가 U-TRU-Zr 연료물질인 경우에는 원격제조되는 것이 바람직하다. 소듐냉각 고속로의 초기장전 핵연료인 U-Zr 연료와 재순환 핵연료인 U-TRU-Zr 핵연료에 있어서, 소듐냉각 고속로의 초기 노심에 한시적으로 사용되는 U-Zr 금속연료에 비해, 경수로 사용후 핵연료 또는 소듐냉각 고속로 사용후 핵연료의 재순환 연료인 U-TRU-Zr 금속연료는 고방사선 연료물질을 포함하고 있으므로 작업자의 안전을 위해 원격제조되는 것이 바람직하다.
이때, 소듐냉각 고속로에 적용하기 위한 핵연료 집합체 제조공정은 예를 들어 상기 금속연료심 복수개와 소듐(Na)을 연료봉에 함께 장입한 후, 양단을 봉단 마개로 용접한 후 소듐 본딩 및 각종 구조재의 조립(nose piece, duct, handling socket 등)의 주요 공정을 통해 소듐냉각 고속로용 핵연료집합체를 제조할 수 있으나, 상기 핵연료집합체의 제조공정이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 핵연료 집합체는 소듐냉각 고속로에 사용될 수 있는 U-Zr 핵연료, U-TRU-Zr 핵연료로서, 종래의 경수로를 대체할 수 있는 소듐냉각 고속로의 상용화를 앞당기는 데 큰 역할을 수행할 것으로 예측된다.
또한, 본 발명은 상기 핵연료 집합체가 장착된 소듐냉각 고속로 (Sodium-Cooled Fast Reactor, SFR)를 제공한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 제어 장치
200: 상부 주조장치
210: 몰드
220: 도가니
221: 코일형 히터
222: 도가니 덮개
230: 리프트 액츄에이터
300: 하부 주조장치
400: 가스탱크
500: 제어장치

Claims (15)

  1. 중공형 형상의 몰드;
    상기 몰드의 상하 움직임을 조절하는 상부 주조장치;
    상기 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 하부 주조장치;
    상기 하부 주조장치와 연결되어 불활성 가스를 상기 하부 주조 장치로 주입하는 가스탱크;
    상기 하부 주조장치와 연결되어 상기 하부 주조장치가 진공상태가 되도록 조절하는 진공 장치; 및
    상기 상부 주조장치, 하부 주조장치, 가스탱크 및 진공장치를 제어하는 제어 장치
    를 포함하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 주조장치는 몰드의 상하 움직임을 조절하는 리프트 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 주조장치는,
    상기 몰드가 침지되는 도가니; 및
    상기 몰드에 열을 가하는 예열기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 연료심 사출 주조 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상부 주조장치는 상기 리프트 액츄에이터를 정지시키는 브레이크를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 연료심 사출 주조 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 가스탱크는,
    상기 불활성 가스를 상기 주조 장치로 주입하여 상기 용탕이 몰드 내부로 상승하도록 상기 용탕을 가압하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 하부 주조장치는 벨 형상의 챔버인 것을 특징으로 하는 금속 연료심 사출 주조 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 도가니는 금속 핵연료 원소가 용융된 용탕을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 도가니의 표면에 코일형 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 예열기는,
    상기 몰드가 상기 용탕에 침지 전 하강하는 동안, 상기 몰드가 상기 용탕에 침지되는 동안 또는 상기 몰드가 상기 용탕에 침지 후 상승하는 동안 상기 몰드에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몰드는 석영관인 것을 특징으로 하는 금속 연료심 사출 주조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 용탕의 온도를 1595℃ 내지 1605℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출주소 시스템.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 도가니는 개폐가 가능한 도가니 덮개가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 시스템.
  13. 금속 핵연료를 용융시켜 용탕을 형성하는 단계;
    상기 형성된 용탕에 몰드를 하강시켜 침지시키는 단계;
    상기 침지된 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 단계; 및
    상기 사출된 용탕을 냉각하여 금속연료심을 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 형성된 용탕에 몰드를 하강시켜 침지시키는 단계는,
    상기 몰드가 상기 용탕에 침지되기 직전 멈추어 급속 예열되는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 침지된 몰드 내부로 용탕을 사출 주조하는 단계는,
    하부 주조장치에 불활성 가스를 주입하여 상기 용탕을 가압하고, 상기 몰드 내부로 상기 용탕을 사출 주조하는 것을 특징으로 하는 금속연료심 사출 주조 방법.
  15. 제12항 내지 제13항의 사출 주조 방법을 통해 제조된 금속연료심.

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