초록
핵연료로서 사용 가능한 O/U비 범위인 2.005～2.01의 이산화 우라늄의 소결체를 환원 공정을 거치지 않고 직접 $CO_2$/CO 혼합깨스 분위기에서 소결하였다. O/U비 변화가 소결속도에 미치는 영향을 소결후기에서 조사하였으며, 일정 O/U비에 있어서의 소결 온도-시간-밀도-입도 간의 관계를 나타내는 소결 다이아그램을 결정하였다. 그결과 소결분위기중의 산소분압만을 조절하여, 이론밀도의 95%이상, 평균입도 7$\mu\textrm{m}$ 이상의 소결체를 1050$^{\circ}$～120$0^{\circ}C$의 저온에서 쉽게 얻을 수 있었다. 소결후기의 결정입도의 성장속도는 D=(Kt)$^{1}$4/의 실험식에 따르고, 결정립성장에 대한 활성화 에너지는 O/U비가 2,005, 2.01, 2.10일 때 각각 75, 64, 62Kcal/mol이었다. O/U비가 변화해도 활성화 에너지는 크게 변하지 않았지만, 소결은 산소 분압의 증가에 따라 크게 증가하였다.
The slightly hyperstoichiometric uranium dioxide, i.e. U $O_{2.005}$ and U $O_{2.01}$ within a range of the requirement for the use of a nuclear fuel, were sintered directly in an atmosphere of $CO_2$/CO mixture without any succeeding reduction process. The kinetics of sintering in the late stage were investigated for various O/U ratios. A sintering diagram, which show the relation of Temperature-Time-Density-Grain size, was established for each O/U ratio. Only by controlling the oxygen partial pressure in the sintering atmosphere, U $O_2$ pellet could be sintered very easily at low temperature 1050$^{\circ}$～120$0^{\circ}C$ with a density above 95% T.D. and average grain size above 7${\mu}{\textrm}{m}$. It was found that the rate of grain growth follows D=(Kt)$^{1}$4/ in the late stage of sintering. And the activation energies for grain growth in the final sintering stage were found to be 75, 64 and 62kca1/mo1 for U $O_{2.005}$, U $O_{2.01}$ and U $O_{2.10}$, respectively. Although no significant differences are obtained between the activation energies for different O/U ratios, the sinterability is enhanced considerably with increasing the oxygen partial pressure in the sintering atmosphere.tmosphere.