KR20210022565A - 연료 펠릿 - Google Patents

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웨스팅하우스 일렉트릭 스웨덴 아베
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Abstract

본 발명은 산화 우라늄 연료 펠릿 (2) 에 관한 것으로, 이 산화 우라늄 연료 펠릿 (2) 은 내부 영역 (4) 과 상기 내부 영역 (4) 주위의 외부 테두리 영역 (6) 을 포함하고, 상기 연료 펠릿 (2) 은 원통형이고, 상기 내부 영역 (4) 및 상기 외부 테두리 영역 (6) 은 동축의 원통형 영역들이다. 상기 외부 테두리 영역 (6) 은 상기 내부 영역 (4) 에 비해 과잉 산소를 갖고, 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연된다. 바람직하게는, 과잉 산소는 펠릿을 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 얻어진다.

Description

연료 펠릿
본 발명은 원자로용 핵연료, 특히 연료 펠릿, 연료봉, 연료봉 조립체 및 이와 관련된 방법에 관한 것이다. 핵연료는 일반적으로 UO2 를 기반으로 하며, Gd 또는 기타 가연성 흡수제와 같은 첨가제를 포함할 수도 있다. 핵연료는 종종 분말로 만들어져 연료 펠릿으로 프레싱된 다음에 소결된다.
핵연료의 특성을 개선하기 위해, Cr, Al 및 Fe (일반적으로 산화물 형태) 와 같은 다른 첨가제를 첨가하는 것도 알려져 있다. 이러한 첨가제는 펠릿을 프레싱하고 소결하기 전에 분말에 첨가된다. 이러한 첨가제의 목적은 핵연료 펠릿의 특성을 개선하는 것이다. 특히, 이러한 첨가제는 핵연료 펠릿에서 입자 크기를 증가시킬 것이며, 이는 예를 들어 소위 PCI (Pellet Cladding Interaction) 관점에서 유익할 수 있다.
이 분야에서 알려진 또 다른 현상은, 핵연료가 원자로에서 오랫동안 사용되었을 때 (즉, 높은 연소), 연료 펠릿의 외부 얇은 영역에서 새로운 재구성된 구성이 나타나는 것이다. 이 새로운 구조는 종종 고 연소 구조 (high burn-up structure: HBS) 또는 림-구조라고 한다. 이 현상에 대한 설명으로서, Materials Today (2010년 12월) 의 기사에서 이 현상을 설명하고 있다. 림-구조는 기사에서 논의된 핵연료에 불리하다. 다음에서 기사의 일부 관련 부분에 대해 자세히 설명한다.
원자로의 코어에서의 작동 수명 동안, 핵연료는 핵 반응을 통해 직접적으로 그리고 그러한 반응의 결과로서 확립된 열-기계적 조건을 통해 간접적으로 중성자 조사에 의해 결정되는 상당한 재구조화 (restructuring) 과정을 거치게 된다. 오늘날의 경수로에서, 약 4 년의 작동후에 시작되는 원통형 UO2 연료 펠릿은 최외부 방사상 영역에 영향을 미치는 변형을 겪는다. 새로 형성되는 구조의 발견은 확장된 연료 작동의 안전성에 관한 중요한 질문에 대한 답을 필요로 했으며, 오늘날에도 여전히 형성을 담당하는 미세구조 메커니즘을 완전히 이해하는 과학적 도전을 제기한다.
핵분열은 원자력 발전소의 연료에서 주요 에너지 생성 과정이다. 대부분의 핵분열 에너지는 핵분열 파편의 운동 에너지로서 방출된다. 연료 내부를 이동하는 동안 (~8 ㎛), 핵분열 파편은 주로 전자 및 핵 에너지 손실 메커니즘에 의해 주변 원자에 에너지를 전달한다. 이 고 에너지 핵분열 파편은 연료내 경로를 따라 매우 비탄성인 (여기 및 이온화) 에너지 손실로 인해 열 스파이크를 생성한다. 또한, 직접 충돌 중에 격자 위치에서 떨어진 원자는 다른 원자에 영향을 미쳐, 재료에 충돌 및 변위 캐스케이드를 생성한다. 이러한 프로세스는 열을 생성하게 되며, 이는 연료에서 전달되어 전기를 생산하거나 다른 용도로 사용된다. 원자로에서 몇 년 동안 조사한 후, 연료의 각 원자는 초기 격자 위치로부터 수천 번의 변위를 경험했다. 정상 작동 중 경수로 (LWR) 에서 연료는 하루에 ~1 의 원자당 변위 (displacement per atom: dpa) 를 받는다.
대부분의 변위된 원자는 정상 격자 위치로 돌아간다; 그러나 일부 결함은 재결합되지 않아서, 연료에 점이 누적되고 결함이 확장된다. 방사선 손상으로 인한 미세구조 결함 외에도, 연료에서의 온도 구배로 인한 열 응력은 거시적 균열을 유발한다.
핵분열 과정은 연료의 물리적 상태뿐만 아니라 케미스트리에도 영향을 미친다: 핵분열 생성물은 연료 내부에서 생성되는 새로운 요소이다.
이산화 우라늄의 플루오라이트 격자 내에 새로 형성된 종을 수용하는 것은 복잡한 과정이다. 그러나, 핵분열은 연료의 화학적 조성을 변경시키는 유일한 사건은 아니다. 우라늄 핵에서의 중성자 흡수와 그에 따른 붕괴 현상은 넵투늄, 플루토늄, 아메리슘 및 큐륨과 같은 초우라늄 엘리먼트들을 생성한다. 이러한 엘리먼트들은 핵연료 사이클에서 중요한 역할을 한다.
LWR 에서의 중성자 에너지 스펙트럼의 구성으로 인해, UO2 연료 펠릿의 방사상 외부 가장자리 또는 테두리에서 238U 핵에서의 더 높은 밀도의 상열 중성자 공명 흡수가 발생하여, 넵투늄 붕괴를 통한 분열 플루토늄에서의 국부적 부화 및 그에 따라 높은 국부적 분열 밀도가 유발된다. 특정 조사 조건에 따라서는, UO2 펠릿의 테두리에서의 국부 연소는 평균 펠릿 연소보다 2-3 배 더 높을 수 있다. 인-파일 조사 동안, 약 ~50 GWd/tHM (인셋, 핵분열) 의 국부 연소에서 시작하여 ~1373 K 미만의 조사 온도에서 연료는 재구조화 과정을 거치며, 이는 새로운 연료 모폴로지의 출현을 유발한다; ~75 GWd/tHM 의 국부 연소에서 연료는 완전히 변형된 것처럼 보인다. HBS (High Burn-up Structure) 라고 하는 새로운 구조는 확장된 결함 및 핵분열 가스의 재분배 및 입자 세분화를 특징으로 한다. 일반적인 크기가 약 10 ㎛ 인 원래의 입자들은 ~10 배의 팩터로 약 0.1 - 0.3 ㎛ 크기의 서브마이크론 입자들로 세분화된다. 핵분열 가스는 연료 매트릭스로부터 방출되며, 고농도의 미크론 크기의 입자간 폐쇄 기공들에 유지된다; HBS 에서의 다공성 비율에 대해 보고된 값들은 20% 를 초과할 수 있다. 세분화된 입자의 미세구조는 확장된 결함이 없는 것처럼 보인다. 이 재구조화는 초기에는 수 ㎛ 두께로 연료 펠릿의 얇은 영역에 영향을 미치며, 연소가 증가함에 따라 안쪽으로 확장된다. LWR 연료 펠릿의 직경은 ~9.6 - 9.7 mm 정도이다. HBS 구조는 핵분열 밀도와 해당 국부 연소가 HBS 형성 임계값을 초과하는 Pu-풍부 아일랜드에서 혼합 U-Pu OXide (MOX) 연료에서도 관찰된다. 또한, U-Mo 합금 연료 및 고속 원자로 U-Pu 산화물, 탄화물 및 질화물 연료에서 입자 세분화 모폴로지가 보고되었다.
또한 특허 문헌에서 위의 HBS 현상이 논의되었으며, 아래에 몇 가지 배경 문헌이 제시되어 있다.
WO 97/13252 A1 은 HBS 문제를 설명한다. 이 문헌은 과잉의 O 를 제공함으로써 이 문제를 해결할 수 있다고 설명한다. 과잉 O 는 산화물을 첨가함으로써 달성된다. 그러나, 산화물은 소결 전에 분말에 첨가되고, 과잉 O 는 전체 펠릿에 첨가된다.
US 2014/0185730 A1 은, 핵분열 생성물을 억제하고 PCI 문제를 줄이기 위해 마이크로셀을 포함하도록 만들어진 핵연료를 설명한다. 이 문헌은 또한 금속 입자들과 반응할 수 있는 과잉 O 가 존재할 수 있다고 언급한다.
US 5,999,585 는 핵분열 생성물을 보유할 수 있어야 하는 핵연료를 설명한다. 이는 산화물을 형성함으로써 O 를 포획하기 위해 금속을 첨가함으로써 달성된다. 따라서 핵연료는 과잉 O 를 포함할 수 있다.
WO 00/00985 A1 은 내부 영역 및 내부 영역 주위의 외부 영역을 포함하는 산화 우라늄 연료 펠릿을 개시하며, 여기서 니오비아는 핵 연료 펠릿의 외부 부분에 첨가된다. HBS 문제는 논의되지 않는다.
JP 9127279 A 는 입자 크기가 펠릿의 외부 부분에서만 증가한다고 설명한다. 요약서는 펠릿이 어떻게 생산되는지 설명한다. 과잉의 산소는 소결 전에 U3O8 으로서 추가되어 입자 성장을 돕는다.
마지막으로, US 4,401,608 은 과산화수소 용액을 추가하여 핵연료의 입자 크기를 증가시킬 수 있다고 설명한다. 그러나, 이 용액은 프레싱 및 소결 전에 분말에 첨가된다.
본 발명은 HBS 를 회피하거나 감소시키는 문제에 관한 것이며, 본 발명의 목적은 HBS 를 회피하거나 감소시키는 능력을 향상시키는 것이다.
전술한 목적은 독립 청구항들에 따른 본 발명에 의해 달성된다.
바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명의 제 1 양태에서, 내부 영역 및 내부 영역 주위의 외부 테두리 영역을 포함하는 산화 우라늄 연료 펠릿이 제공된다. 연료 펠릿은 원통형이고, 내부 영역과 외부 테두리 영역은 동축 원통형 영역들이다. 외부 테두리 영역은 내부 영역에 비해 과잉 산소를 가지며, 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연된다.
일 실시형태에서, 과잉 산소는 펠릿의 외부 테두리 영역에만 산소를 첨가함으로써 얻어진다.
추가 실시형태에서, 과잉 산소는 펠릿을 용액중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 얻어진다.
바람직하게는, 외부 테두리 영역은 100 ㎛ 의 최대 두께를 가지며, 펠릿의 외부 테두리 영역에서의 과잉 산소는 몰 함량으로 5% 추가 (extra) O 이다.
바람직하게는 전술한 바와 같이 외부 영역에 과잉의 산소가 제공된 연료 펠릿에 조합하여 적용되는 추가 개선예에 따르면, 산화물 코팅이 클래딩 튜브의 내부에 제공된다 (핵 연료 펠릿은 클래딩 튜브 내부에 위치함). 클래딩 튜브의 내부 표면에 이러한 산화물 코팅을 제공함으로써, 핵연료 펠릿에서의 산소가 Zr02 를 형성하기 위해 펠릿을 떠나는 것이 방지된다 (클래딩 튜브는 일반적으로 Zr-합금으로 만들어지며, 이는 Zr02 가 형성될 수도 있음을 의미함). 클래딩 튜브의 내부 표면의 산화는, 산소 토치를 사용하여 공기 중에서 클래딩 튜브를 가열하는 것에 의해 또는 연료 펠릿과 관련하여 위에서 언급한 유사한 처리 (H2O2 또는 KMn04 에서의 침지) 에 의해 달성될 수 있다.
다른 실시형태에서, 위에 설명된 종류의 복수의 연료봉을 포함하는 연료봉 조립체가 제공되며, 이는 차례로 내부 영역과 비교하여 과잉의 산소를 갖는 외부 테두리 영역을 갖는 연료 펠릿을 포함한다.
제 2 양태에서, 본 발명은 내부 영역 및 내부 영역 주위의 외부 테두리 영역을 포함하는 산화 우라늄 연료 펠릿을 제조하는 방법에 관한 것이고, 연료 펠릿이 원통형이고, 내부 영역과 외부 테두리 영역이 동축 원통형 영역들이다. 이 방법은 내부 영역과 비교하여 외부 테두리 영역에 과잉의 산소를 제공하는 것을 포함하며, 여기서 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연될 것이다.
바람직하게는, 상기 방법은 화학적 처리에 의해 과잉 산소를 얻기 위해 펠릿을 용액중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것을 포함한다.
과잉 산소의 첨가는, 펠릿이 형성되고 분쇄된 후에 수행된다.
일 실시형태에서, 전술한 방법에 의해 수득된 복수의 우라늄 연료 펠릿을 포함하는 연료봉과 관련하여 적용되는 방법이 제공된다. 연료봉과 관련된 방법은, 연료 펠릿이 축방향 정렬로 패킹되도록 의도된 클래딩 튜브를 제공하는 것과, 클래딩 튜브의 내부 표면에 산화물 코팅을 제공하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 산화물 코팅은, 클래딩 튜브를 용액중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지하는 화학적 처리에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 과잉 산소는 소결 후에 첨가되어, 특히 HBS 형성을 방지하고 소결로에서 발생하는 입자 크기를 변경하지 않도록 돕는다.
배경 섹션에서 위에서 논의했듯이, 고 연소 구조 (HBS) 는 결함이나 전위가 형성된다는 사실과 관련이 있다. 본 발명은 핵연료 펠릿의 외부 테두리 영역 내의 동역학이 증가하면 HBS 가 억제되거나 지연된다는 통찰을 기반으로 한다. 본 발명에 따르면, 펠릿의 외부 테두리 영역에서 과화학량론을 증가시킴으로써 테두리 영역 내의 동역학이 개선된다.
펠릿의 외부 영역에 과잉 산소를 제공함으로써, 이 외부 영역은 UO2 를 포함할뿐만 아니라 UO2+X 를 포함한다. 이 과잉 산소를 제공함으로써, 동역학이 증가하고 HBS 가 감소한다.
도 1 은 본 발명에 따른 연료 펠릿의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 연료 펠릿의 종방향 축선을 따른 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 연료 펠릿의 종방향 축선에 수직인 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 연료봉의 개략 사시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 연료봉 조립체의 개략 사시도이다.
이제, 산화 우라늄 연료 펠릿, 연료봉, 연료봉 조립체 및 방법이 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도면 전체에서 동일하거나 유사한 항목은 동일한 참조 부호를 갖는다. 더욱이, 항목 및 도면은 반드시 축척일 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 원리를 설명할 때에 강조된다.
산화 우라늄 연료 펠릿 (2) 의 다양한 도면의 개략도를 나타내는 도 1 내지 3 을 참조하여 본 발명을 이제 상세히 설명할 것이다.
연료 펠릿 (2) 은 내부 영역 (4) 및 내부 영역 (4) 주위의 외부 테두리 영역 (6) 을 포함한다. 연료 펠릿 (2) 은 원통형이고, 내부 영역 (4) 및 외부 테두리 영역 (6) 은 동축 원통형 영역이다. 외부 테두리 영역 (6) 은 내부 영역 (4) 의 산소 농도에 비해 과잉 산소를 가지며, 이에 따라 외부 테두리 영역에서의 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연될 것이다.
바람직하게는, 외부 테두리 영역 (6) 은 100 ㎛ 의 최대 두께를 갖는다.
과잉 산소는 펠릿의 외부 테두리 영역 (6) 에만 산소를 첨가함으로써 얻어지며, 과잉 산소는 몰 함량으로 대략 5% 의 추가 O 이다.
산소의 첨가는, 펠릿이 형성된 후에, 예를 들어 소결되고 분쇄된 후에 수행된다.
일 실시형태에서, 과잉 산소는 펠릿을 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 에 침지시킴으로써 화학적 처리에 의해 얻어진다.
또 다른 실시형태에서, 과잉 산소는 펠릿을 용액 중의 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시킴으로써 화학적 처리에 의해 얻어진다. KMn04 는 강력한 산화제이다. 화학적 처리후, 외부 테두리 영역 (6) 은 UO2 뿐만 아니라 UO2+X 를 포함할 것이다.
용액 중의 과산화수소 또는 과망간산 칼륨의 농도는 바람직하게는 25 밀리몰 (mM) 이상, 즉 25 mM/리터 물이다.
용액의 온도는 15 내지 80 ℃ 이다.
또한, 외부 테두리 영역에서 과잉 산소를 얻기 위해 강력한 산화제인 다른 물질을 고려할 수 있다. 예로는 산소 가스 (불활성 가스로 희석될 수 있음), 기타 과망간산염 용액 및 NOx 가스가 있다.
용액에 펠릿을 담그는 시간은 다양한 조건에 따라 상당히 다양하지만, 일부 비제한적인 예에 따르면 전형적인 시간은 5 - 15 분, 예를 들어 섭씨 50 도에서 10% 과산화수소 용액에서 10 분이다. 시간, 온도 및 용액 몰 농도는 펠릿 반경을 통해 이상적인 과잉 산소 단면을 제공하기 위해 변경될 수 있다.
대안으로서, 과잉 산소는 O2 또는 NOx 와 같은 산화 가스에 노출되어 산소를 UO2 테두리에 방출하여 첨가될 수 있다. 가능할지라도, 저온 용액 방법은 잠재적으로 자발적인 기체 방법에 비해 더 제어가능한 반응을 제공한다.
본 발명은 또한 전술한 종류의 복수의 우라늄 연료 펠릿 (2) 을 포함하는 연료봉 (8) (도 4 의 개략도 참조) 에 관한 것이다. 통상적으로 연료봉은 연료 펠릿이 축방향 정렬로 패킹되는 클래딩 튜브를 포함한다.
일 실시형태에서, 연료 펠릿이 축방향 정렬로 패킹된 클래딩 튜브 (10) 는 그 내부 표면에 산화물 코팅이 제공되고, 산화물 코팅은 클래딩 튜브를 용액중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지함으로써 화학적 처리에 의해 얻어진다.
다른 변형예에서, 대신에 산화물 코팅은 산소 토치를 사용하여 공기 또는 제어된 산소 함유 분위기에서 클래딩 튜브를 가열함으로써 달성된다. 산화물 층의 깊이와 접착성은 가스 조성, 토치에의 속도 및 토치의 온도를 변경하여 조정할 수 있다.
도 5 에는 위에서 설명된 유형의 복수의 연료봉 (8) 을 포함하는 연료봉 조립체 (12) 가 도시되어 있으며, 즉, 연료봉에는 내부 영역의 산소 농도와 비교하여 과잉의 산소를 갖는 외부 테두리 영역을 갖는 연료 펠릿이 제공된다. 연료봉은 또한 바람직하게는 내부 표면에 전술한 바와 같은 산화물 코팅을 구비하는 클래딩 튜브를 포함한다. 예시된 연료봉 조립체 (12) 는 본질적으로 정사각형 단면을 갖지만, 예를 들어 다른 단면 형상, 예를 들어 원형이 자연스럽게 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 내부 영역과 내부 영역 주위의 외부 테두리 영역을 포함하는 산화 우라늄 연료 펠릿을 제조하는 방법에 관한 것이고, 연료 펠릿이 원통형이고, 내부 영역과 외부 테두리 영역이 동축 원통형 영역이다. 이 방법은 내부 영역과 비교하여 외부 테두리 영역에 과잉의 산소를 제공하는 것을 포함하며, 여기서 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연될 것이다. 과잉 산소를 얻는 단계는 펠릿의 외부 테두리 영역에만 산소를 첨가함으로써 달성된다.
일 실시형태에서, 상기 방법은 화학적 처리에 의해 과잉 산소를 얻기 위해 용액중의 과산화수소 (H2O2)에 펠릿을 침지시키는 것을 포함한다.
다른 실시형태에서, 방법은 화학적 처리에 의해 과잉 산소를 얻기 위해 용액중의 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 펠릿을 침지시키는 것을 포함한다.
용액 중의 과산화수소 또는 과망간산 칼륨의 농도는 바람직하게는 25 밀리몰 (mM) 이상, 즉 25 mM/리터 물이다.
용액의 온도는 15 내지 80 ℃ 이다.
추가 실시형태에 따르면, 클래딩 튜브에서 축방향 정렬로 패킹되도록 의도된 전술한 바와 같은 복수의 우라늄 연료 펠릿을 포함하는 연료봉과 관련된 방법이 제공된다.
일 실시형태에서, 상기 방법은 클래딩 튜브의 내부 표면에 산화물 코팅을 제공하는 것을 포함하고, 바람직하게는 상기 방법은 클래딩 튜브를 용액중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 산화물 코팅을 얻는 것을 포함한다.
다른 실시형태에서, 상기 방법은 산소 토치를 사용하여 공기 중에서 클래딩 튜브를 가열함으로써 산화물 코팅을 제공하는 것을 포함한다.
본 발명은 전술한 바람직한 실시형태들에 제한되지 않는다. 다양한 대안, 수정 및 등가물이 사용될 수 있다. 따라서, 전술한 실시형태들은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. 산화 우라늄 연료 펠릿 (2) 으로서,
    상기 산화 우라늄 연료 펠릿 (2) 은 내부 영역 (4) 과 상기 내부 영역 (4) 주위의 외부 테두리 (rim) 영역 (6) 을 포함하고, 상기 연료 펠릿 (2) 은 원통형이고, 상기 내부 영역 (4) 및 상기 외부 테두리 영역 (6) 은 동축의 원통형 영역들이고,
    상기 외부 테두리 영역 (6) 은 상기 내부 영역 (4) 에 비해 과잉 산소를 갖고, 고 연소 구조 (high burnup structure: HBS) 형성이 억제되거나 지연되는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과잉 산소는 상기 펠릿의 상기 외부 테두리 영역 (6) 에만 산소를 첨가함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 과잉 산소는 상기 펠릿을 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 과잉 산소는 상기 펠릿을 용액 중의 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 테두리 영역 (6) 은 100 ㎛ 의 최대 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펠릿의 상기 외부 테두리 영역 (6) 에서의 상기 과잉 산소는 몰 함량으로 5% 추가 (extra) O 인 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿 (2).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 우라늄 연료 펠릿 (2) 이 축방향 정렬로 패킹된 클래딩 튜브 (10) 를 포함하는 연료 봉 (8).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 클래딩 튜브 (10) 에는 그 내부 표면에 산화물 코팅이 제공되고, 상기 산화물 코팅은 상기 클래딩 튜브를 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 연료 봉 (8).
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 복수의 연료 봉 (8) 을 포함하는 연료 봉 조립체 (12).
  10. 내부 영역과 상기 내부 영역 주위의 외부 테두리 영역을 포함하는 산화 우라늄 연료 펠릿의 제조 방법으로서,
    상기 연료 펠릿은 원통형이고, 상기 내부 영역 및 상기 외부 테두리 영역은 동축의 원통형 영역들이고,
    상기 방법은 상기 내부 영역에 비해 상기 외부 테두리 영역에 과잉 산소를 제공하는 것을 포함하고, 고 연소 구조 (HBS) 형성이 억제되거나 지연되는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    화학적 처리에 의해 상기 과잉 산소를 얻기 위해 상기 펠릿을 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 에 침지시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    화학적 처리에 의해 상기 과잉 산소를 얻기 위해 상기 펠릿을 용액 중의 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿의 제조 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펠릿이 형성되고 분쇄된 후에 상기 과잉 산소를 첨가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 우라늄 연료 펠릿의 제조 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어진 복수의 우라늄 연료 펠릿들을 포함하는 연료봉에 관한 방법으로서,
    상기 연료 펠릿들이 축방향 정렬로 패킹되도록 되어 있는 클래딩 튜브를 제공하는 것을 포함하고,
    상기 방법은 상기 클래딩 튜브의 내부 표면에 산화물 코팅을 제공하는 것을 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 클래딩 튜브를 용액 중의 과산화수소 (H2O2) 또는 과망간산 칼륨 (KMn04) 에 침지시키는 것에 의한 화학적 처리에 의해 상기 산화물 코팅을 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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