Abstract
New process development of nuclear fuel fabrication for nuclear power plant was attempted by induction plasma technology with yttria-stabilized-zirconia ($\textrm{ZrO}_{2}$-$\textrm{Y}_{2}\textrm{O}_{3}$)powder, similar to $\textrm{UO}_{2}$, in the respect of melting point and physicochemical characteristics. Extent of powder melting was affected greatly by plasma plate power and particle size. Being optimized such as, sheath gas composition, probe position, particle size and spraying distance, dense deposit of 97.91% T.D. with deposition rate 20mm/min was attained at the condition of 120/20$\ell$/min of Ar/$\textrm{H}_{2}$ flow rate, 80kw of plate power, 8cm of probe position, 200Torr of chamber pressure and 18cm of spraying distance. The pellet of 96.5% of theoretical density was formed with homogeneity and nice exterior view at the best condition of deposition experiments, and the possibility of new nuclear pellet fabrication process was confirmed. The main and interrelated effects on deposit density were assessed by ANOVA(Ana1ysis of Variance).
용융점 및 물리.화학적 특성이 $\textrm{UO}_{2}$와 비슷한 yttria-stabilized-zirconia ($\textrm{ZrO}_{2}$-$\textrm{Y}_{2}\textrm{O}_{3}$)분말을 유도플라즈마(induction plasma)로 용융 침적시켜 원자력발전용 핵연료펠렛 제조공정에 응용하고자 하였다. 분말의 용융정도는 플라즈마동력 및 분말의 크기에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 쉬스가스 조성, 분말분사관 위치, 입자크기 및 분사거리 등을 최적화 하여 Ar/$\textrm{H}_{2}$유량120/20$\ell$/min, 플리즈마 동력 80KW, 분사관의위치 8cm , 챔버압력 200Torr, 분사거리 18cm에서 이론밀도의 97.91%, 침적속도 20mm/min의 최적조건을 도출하였다. 침적시험에서 도출된 최적조건으로 펠렛몰더에서 제조한 펠렛은 96.5%의 밀도를 나타내었으며, 균일도 및 외곤도 우수하여 신기술에 의한 핵연료의 제조가능성을 확인하였다. 고밀도 침적에 영향을 미치는 각 변수들의 영향과 이들 변수들의 상호영향은 ANOVA(Analysis of Variance)을 이용하여 분석하였다.
