• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1999년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.268-268
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• 1999

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제34권5호
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• pp.482-493
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• 2002

The MOX fuel for LWR is fabricated either by direct mechanical blending of UO$_2$ and PuO$_2$ or by two stage mixing. Hence Pu-rich particles, whose Pu concentrations are higher than pellet average one and whose size distribution depends on a specific fabrication method, are inevitably dispersed in MOX pellet. Due to the inhomogeneous microstructure of MOX fuel, the thermal conductivity of LWR MOX fuel scatters from 80 to 100 % of UO$_2$ fuel. This paper describes a mechanistic thermal conductivity model for MOX fuel by considering this inhomogeneous microstructure and presents an explanation for the wide scattering of measured MOX fuel＇s thermal conductivity. The developed model has been incorporated into a KAERI＇s fuel performance code, COSMOS, and then evaluated using the measured in-pile data for MOX fuel. The database used for verification consists of homogeneous MOX fuel at beginning-of-life and inhomogeneous MOX fuel at high turnup. The COSMOS code predicts the thermal behavior of MOX fuel well except for the irradiation test accompanying substantial fission gas release. The over-prediction with substantial fission gas release seems to suggest the need for the introduction of a recovery factor to a term that considers the burnup effect on thermal conductivity.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제30권6호
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• pp.541-554
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• 1998

A computer code COSMOS has been developed based on the CARO-D5 for the thermal analysis of LWR UO$_2$ and MOX fuel rod under steady-state and transient operating conditions. The main purpose of the COSMOS, which considers high turnup characteristics such as thermal conductivity degradation with turnup and rim formation at the outer part of fuel pellet, is to calculate temperature profile across fuel pellet and fission gas release up to high burnup. A new mechanistic fission gas release model developed based on physical processes has been incorporated into the code. In addition, the features of MOX fuel such as change in themo-mechanical properties and the effect of microscopic heterogeneity on fission gas release have been also taken into account so that it can be applied to MOX fuel. Another important feature of the COSMOS is that it can analyze fuel segment refabricated from base irradiated fuel rods in commercial reactors. This feature makes it possible to analyze database obtained from international projects such as the MALDEN and RISO, many of which were collected from refabricated fuel segments. The capacity of the COSMOS has been tested with some number of experimental results obtained from the HALDEN, RISO and FIGARO programs. Comparison with the measured data indicates that, although the COSMOS gives reasonable agreement, the current models need to be improved. This work is being performed using database available from the OECD/NEA.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권2호
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• pp.77-84
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• 2005

실증용 UO$_{2}$ pellet 산화로의 실증을 위한 제한된 핫셀 공간 안에서 사용후 핵 연료를 취급하는 산화로는 소형화 하여야 하고, 사용후 핵 연료 분말은 UO$_{2}$ pellet 산화로 장치로부터 비산되지 않아야 한다. 본 연구에서는 분말의 최종속도를 구하기 위하여 Stokes식과 밀도비식을 제안하였다. U$_{3}$O$_{8}$ 의 최종속도 SiO$_{2}$ 의 최종속도를 사용하여 예측하였고, 비산방지를 할 수 있는 최적유량을 결정하였다. SiO$_{2}$ 의 이론 최종속도 식을 검증하고, U$_{3}$O$_{8}$ 과 관계식을 예측하기 위하여 아크릴 장치를 만들었다. 목업시설 에 설치 된 산화로에서 제안된 이론최종속도식 인 Stokes식 의 20 L/min과 밀도비식의 14.5 L/min을 적용하여 U$_{3}$O$_{8}$ 분말의 필터감지에 의해 검증하였다. 그 결과 밀도비식에 의한 14.5 L/min은 U$_{3}$O$_{8}$ 이전혀 검출되지 않았고, Stokes식의 20 L/min에서는 평균 7$\mu$m 의 입도분말이 검출되었다. 따라서 UO$_{2}$ pellet 산화로에서 U$_{3}$O$_{8}$이 비산되지 않는 최적유량은 14.5L/min임을 알 수 있었고, 제안된 밀도비식이 바람직함을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제27권2호
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• pp.119-125
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• 2020

One of the promising candidates for accident-tolerant fuel (ATF), a ceramic microcell fuel, which can be distinguished by an unusual cell-like microstructure (UO₂ grain cell surrounded by a doped oxide cell wall), is being developed. This study deals with the microstructural observation of the constituent phases and the wetting behaviors of the cell wall materials in three kinds of ceramic microcell UO₂ pellets: Si-Ti-O (STO), Si-Cr-O (SCO), and Al-Si-Ti-O (ASTO). The chemical and physical states of the cell wall materials are estimated by HSC Chemistry and confirmed by experiment to be mixtures of Si-O and Ti-O for the STO; Si-O and Cr-O for SCO; and Si-O, Ti-O, and Al-Si-O for the ASTO. From their morphology at triple junctions, UO₂ grains appear to be wet by the Si-O or Al-Si-O rather than other oxides, providing a benefit on the capture-ability of the ceramic microcell cell wall. The wetting behavior can be explained by the relationships between the interface energy and the contact angle.

• 대한화학회지
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• 제6권1호
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• pp.1-9
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• 1962

高純度의 $UO^2$ pellets나 或은 $UF_4$를 얻는 것을 目標로 하여 그 計劃의 一郡으로 純粹한 $UO_2^{++}$ 溶液을 $U^{+4}$溶液으로 電解還元하는 方法을 實驗하였다. 現在 實施되고 있는 方法으로서는 純粹한 $UO_3$粉末을 水素 或은 ADU(ammonium diuranate)를 熱分解하여 生成되는 分解된 암모니아로서 600 내지 900$^{\circ}C$ 還元하거나 혹은 복잡한 構造를 가진 Excer cell로서 濕式電解하는 方法들이 있다. 이 報告는 從來의 Excer cell을 改造하여 水銀陰極과 陽이온 交換樹脂의 膈膜 및 鉛陽極으로 구성되는 간단한 電解裝置로서 $UO_2^{++}$ 溶液을 連續的으로 電解시켰을 때 가장 適合한 電解槽의 構造, 電解液의 溫度, 電解液의 種類와 濃度 또 各 流量과 電流密度에 따르는 電流效率, 電解槽電壓等을 測定한 結果를 記錄하고 電解反應을 說明한 것이다. 實驗結果에 依하면 電解槽는 水平式으로 하여 길이와 폭의 比가 20對 1이고 電解液은 還元에 所要될 때 理論量 以上의 遊離黃酸이 共存하는 可及的 高農度의 $UO_2SO_4$ 溶液과 그에 比例하는 電流密度를 使用하여 電解함으로써 單一過程의 電解에 依하여 $UO_2^{++}$ 를 $U^{+4}$로 80 내지 95%의 電流效率로서 還元시킬 수 있다는 것을 알았다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.840-843
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• 2002

The dry pulverizing/Mixing device is used to deal with the spent fuels for the safe disposal. The separated pellets from hulls by a slitting device are put and oxidized from UO$_2$ solid pellet to U$_3$O$\_$8/ powder in the device. The device have been developed based on a voloxidation method which is one of several dry de-cladding methods. We have benchmarked dry de-cladding methods, analyzed applicability to the advanced spent fuel management process, integrated and compared several configuration, and finally derived detailed specifications proper to requirements for the device. Also, thermal characteristics of the device such as thermal stress and strain have been analyzed by the commercial software, 1-DEAS, and the reliability of the results have been verified by the KOLAS(Korea Laboratory Accreditation Scheme). The UO$_2$ solid pellets are put in the device which has a capacity of 20 kgHM per a batch, heated up about 600$^{\circ}C$ in the air environment. Then, the UO$_2$ solid pellets are oxidized into the U$_3$O$\_$8/ powder, and the powder is collected in a special vessel. The device has been designed and developed as fellows: the multi-staged fine hole meshes are used to reduce the size of the powder gradually, heat and air(oxygen) are supplied continuously to reduce the reaction time, and slight vibration effect are applied to collect powder cling to the device.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.14-24
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• 2003

This work investigates the effects of Cr$_2$O$_3$ and oxygen potential on grain growth and densification of UO$_2$ pellets. Powder mixtures of UO$_2$ and 0.03-0.4wt% Cr$_2$O$_3$ were pressed and sintered in 3 different gas atmospheres: the $H_2O$-to-H$_2$ ratios were 5$\times$10$^{-4}$ , 1$\times$10$^{-2}$ and 3$\times$10$^{-2}$ In the first gas atmosphere the Cr$_2$O$_3$ contents below 0.2 wt% have an insignificant effect on grain size, but the Cr$_2$O$_3$ contents more than 0.3 wt% promote grain growth in the inner zone of a pellet but not in the outer zone. In both the second and third atmospheres, the grain size increases with the Cr$_2$O$_3$ content. With the same level of Cr$_2$O$_3$ content the grain size is larger in the second atmosphere than in the third. Sintering behavior and developed microstructure are discussed in terms of the reduction of C$r^2$O$^3$ to Cr, the dissolution of C$r^2$O$^3$ in UO$_2$, and liquid phase sintering.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권1호
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• pp.49-55
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• 1991

AUC공정으로 제조된 $UO_2$분말을 사용하여 소결체를 제조하여 미세 조직과 기공특성에 대하여 시험하였다. 개기공은 소결밀도 증가에 따라서 감소하였으며, 소결밀도 10.45 g/㎤ 이상에서는 거의 소멸하였다. 3$\mu$m보다 작은 크기의 둥근 기공이 모든 밀도에서 나타났고 낮은 밀도에서는 이것외에도 긴 기공이 관찰되었다. 같은 크기의 기공일지라도 밀도가 낮아지면 기공이 더욱 길게 나타났다. 기공크기에 따른 기공 면적의 분포는 mono 모우드이고, 2~3$\mu$m 기공크기에서 최대치를 보이는 분포를 보였다. 또한 밀도가 감소할수록 큰 기공에 관련된 면적이 증가하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권2호
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• pp.116-128
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• 1985

본 논문에는 이산화 우라늄 소결체의 노내고밀화현상을 온도와 미세구조의 함수로 정화하게 예측할 수 있는 기계론적 이론 모형이 개발.기술되어있다. 이 모형은 $UO_2$ 소결체의 결정 입계내에서 공극(vacancy)이 생성 이동되고, 결정입계에서 공극이 소멸되는 현상을 고려하고 있으며, 이 과정에서 일어나는 고밀화의 크기가 핵분열율, 조사시간, $UO_2$ 소결체밀도, 기공 크기의 분포, 결정입크기 및 온도의 함수로 기술되어 있다. 본 모형의 기공 수축에 대한 결과식은 Assmann과 Stehle가 유도한 4개의 온도 영역에 대한 결과식과는 상이한 것으로서, 소결체의 모든 온도 영역에 직접 적용된다. 본 모형에 의한 노내고밀화 크기의 예측치는 실험자료와 아주 잘 일치하며, KEFDA 전산코드에 사용된 경험적 실험 연산식에 비하여 고밀화의 경향과 절대치를 보다 정확히 예측한다.