Journal of Energy Engineering (에너지공학)

The Korean Society for Energy (한국에너지학회)
권호 표지

Oxidation Behavior of $UO_2$ Fuel

$UO_2$ 핵연료의 산화거동

  • 강권호 (한국원자력연구소 건식공정핵연료 기술개발부) ;
  • 문흥수 (한국원자력연구소 건식공정핵연료 기술개발부) ;
  • 나상호 (한국원자력연구소 건식공정핵연료 기술개발부) ;
  • 오세용 (충남대학교)
  • Published : 2006.02.01
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Abstract

The oxidation behavior of $UO_2$, pellet was studied using an XRD and a thermogravimetric analyzer in the temperature range from 573 to 873 K and in the density range from 94.64 to 99.10% of theoretical density in air. It was found from the XRD study that $UO_2$ was completely converted to $U_3O_8$ in this experimental temperature range. The formation of $U_3O_8$ displays sigmoidal reaction kinetics. The oxidation rate was reduced with density. Induction time for the oxidation of $UO_2$ was delayed with density because of open pore formed in surface of $UO_2$ pellet. The activation energy for oxidation of $UO_2$ was determined to be 89.54 kJ/mol and 34.40 kJ/mol in the temperature range from 573 to 723 K and from 723 to 873 K, respectively.

열중량 분석기와 XRD를 이용하여 $573\sim873K$의 온도범위와 이론밀도의 $94.64\sim99.10%$범위에서 $UO_2$ 핵연료 소결체의 공기 중 산화실험을 수행하였다. XRD를 이용하여 실험온도 범위에서 $UO_2$는 $U_3O_8$으로 산화되는 것을 확인하였다. 시간에 따른 산화반응은 S자의 형태를 나타내고 있어 핵생성과 성장의 과정을 따르는 것으로 나타났다. 밀도가 증가함에 따라 산화속도는 떨어지고, 산화유도시간은 늘어나는 것으로 나타났다. $UO_2$에서 $U_3O_8$으로의 산화에 대한 활성화 에너지는 $573\sim723K$의 온도범위에서 약 89.54kJ/mol, $723\sim873K$의 온도범위에서는 34.40 kJ/mol로 나타났다.

Keywords

References

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