Abstract
Fission products and Inter reaction layer of $U_3Si-Al$ dispersion fuel, irradiated in HANARO research reactor with 121 kW/m of maximum liner power and 63 at% of average burn-up, was characterization by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). The fuel punching system developed by Irradiated Materials Examination Facility (IMEF) has used to make these samples for the EPMA. With this system a very small and thin specimen which is 1.57 mm in diameter and 2 mm in thickness respectively has been fabricated to protect the EPMA operator from high radioactive fuel and to mini-mize the equivalent dose rate less than 150 mSv/h. EPMA was performed to observe layers of sectional, Inter-reaction and oxide with specimens of cutting and polished. Stoichiometry in the Inter-reaction layer with $16{\mu}m$ of thickness was $U_{2.84}$ Si $Al_{14}$ with calibration of $UO_2$ and $U_{3.24}$ Si $Al_{14.1}$ with calibration of standard specimen. metallic precipitates in this layer were not observed using fission products examination.
하나로 원자로에서 조사된 최대 선출력이 121 kW/m이고, 63 at%의 평균 연소도를 갖는 $U_3Si-Al$ 원심 분무 고출력 핵연료를 EPMA를 이용하여 파단면 관찰 및 반응층에 대한 핵분열 생성물을 분석 하였다. 조사된 고출력 $U_3Si-Al$ 핵연료를 EPMA로 화학 조성을 분석하기 위해 선행조건은 방사능 허용 한도가 $3{\times}10^{10}Bq$ 이하로 제한되는 EPMA 기기에 부합 될 수 있게 시험 시편을 최소화 하기 위한 작업이다. 시험 조건에 부합될 수 있는 시편의 제조를 위해 핵연료 천공 장치를 제작하였으며, 천공 장치를 사용하여 ${\Phi}1.57{\times}2mm$의 크기를 갖는 시료를 만들었다. 천공 된 시료를 파단 시편과 연마 시편으로 제조하여 파단면의 관찰 및 반응층(Inter-reaction layer)과 산화층에 대한 EPMA 분석을 수행하였다. 두께가 $16{\mu}m$인 반응층에 대한 평균값은 $UO_2$를 표준 시편으로 calibration한 경우의 조성은 $U_{2.84}$ Si $Al_{14}$ 이였으며, 시험 시편으로 calibration한 경우의 조성은 $U_{3.24}$ Si $Al_{14.1}$ 였다. 또한 반응층에서 핵분열 생성물의 조성을 분석하였으며, 반응층에서의 금속 석출물(metallic precipitates)의 생성은 확인할 수 없었다. 시험 시편의 산화층 조성은 $Ai_2O_3$ 임을 확인했다.
