• 방사성폐기물학회지
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• 제4권3호
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• pp.255-263
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• 2006

$UO_2$ 펠릿 20 kg HM/batch용 분말화 장치는 차세대관리 공정의 금속전환로 안으로 균질화된 분말을 공급하기 위하여 $UO_2$ 펠릿을 산화하여 $U_3O_8$으로 분말화하는 장치이다. 본 연구에는 $UO_2$ 펠릿 20 kg HM/batch용 분말화 장치 설계모델을 제시하고, 실증용 분말화 장치를 제작하여 검증실험을 수행한다. 분말화 장치 설계모델은 내부구조, 성능, 가열로 위치와 크기 등이 고려된다. 실험 방법은 $UO_2$ 펠릿 20 kg HM/batch용 분말화 장치 설계 모델에 따라 기존의 3단 메시 분말화 장치를 이용하여 분말의 메시 투과시험과 온도변화 특성 실험을 하여 장치 내부구조를 결정한다. $UO_2$ 펠릿 20 kg HM/batch의 산화 반응도 실험과 가열로 위치별 온도 분포를 측정하고 장치의 성능과 가열로의 영 역 위치를 결정한다. 장치 크기를 결정하기 위하여 산화전의 20kg의 $UO_2$ 펠릿과 산화후의 $U_3O_8$ 부피를 측정한다. 이상의 결과를 토대로 실증용 분말화 장치를 설계. 제작하고, 검증을 위하여 산화도, 분말특성 및 분석 등을 수행하였다. 산화반응 실험결과 에서 기존장치에 비하여 분말의 메시 투과율이 향상되었으며, 기존의 3단 메시 장치의 $UO_2$ 펠릿산화시간이 13시간 소요된 것에 비하여 8시간으로 단축되었다. $U_3O_8$ 분말 특성 분석결과, 평균 입도가 $40{\mu}m$이었다. 제작된 $UO_2$ 펠릿 20 kg HM/batch용 분말화 장치 성능과 설계모델 예측 값은 대체로 잘 일치되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.140-140
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• 2003

$UO_2$-5wt%CeO$_2$ 분말에 첨가제 Li$_2$O을 첨가하여 소결분위기, 온도 및 첨가량이 소결체의 치밀화와 결정립성장에 미치는 영향을 조사하였으며, $UO_2$-5wt%CeO$_2$소결체의 산화에 의한 분말화 거동을 산화조건에 따라 측정하여 이를 $UO_2$소결체의 분말화 및 산화거동과 비교 분석하였고, 불량 scrap 소결체를 재사용하기 위해 산화실험에서 얻은 최적 산화조건으로 소결체를 분말화하여 원료분말에 첨가, 분말처리후 소결하여 이것이 소결체의 특성에 미치는 영향을 분석하였다. $UO_2$-5wt%CeO$_2$에 Li$_2$O를 첨가하여 소결할 경우, 온도에 대한 영향은 크지 않았으나 첨가량 및 분위기에 따른 치밀화와 결정립성장이 다르게 나타났다. 산화실험에서는 $UO_2$-5wt%CeO$_2$ 혼합소결체시료가 $UO_2$보다 산화에 필요한 유도시간이 길게 나타났으며, 산화온도가 증가함에 따라 무게증가는 감소하였다. 분말처리에서 혼합-분쇄한 경우에는 scrap 첨가량에 따라 밀도는 감소하나, 결정립이 성장하였으며, 전체 기공분율은 증가하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.73-81
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• 2007

This review article considered the electrochemical reduction of uranyl ions on a Pt surface. Specifically, we focussed on the improvement in its reduction current efficiency. First, this article briefly explained the fundamentals of the reduction of uranyl ($UO_2^{2+}$) ions on a Pt surface. Namely, they involved the electrochemical behaviour of uranium species, and electrochemical cell configurations for the reduction of $UO_2^{2+}$ ions. In addition, the effects of adsorbed hydrogen atoms were investigated on the reduction of $UO_2^{2+}$ ions. Finally, this article presented the methods for improving current efficiency of the reduction of $UO_2^{2+}$ ions on a Pt surface. Three different kinds of methods are introduced, which include electrochemical surface treatments of Pt electrode involving hydrogenation and anodisation, the use of catalyst poisons, and formation of thin mercury film on a Pt electrode. Moreover, this article provided some clues about how hydrogenation and catalyst poisons work on the reduction of $UO_2^{2+}$ ions.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2001년도 추계학술발표회요약집
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• pp.258-258
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• 2001

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권4호
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• pp.411-420
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• 2018

공기 분위기하 $UO_2$의 독특한 산화거동을 모사하기 위해 기존 Crackling Core Model (CCM)을 개선하였다. $UO_2$가 $U_3O_8$으로 전환될 때 시간-전환율 곡선에서 나타나는 실험적 sigmoid 거동을 근사하게 재현할 수 있도록 모델 개선에 파편화 효과로 인한 반응 표면적 증대 및 결정립 가변 전환시간 개념을 고려하였다. $UO_2$는 $U_3O_7$을 거쳐 $U_3O_8$으로 전환되며 최종 결정립 산화소요 시간은 초기 결정립 산화 소요 시간의 10배에 해당한다는 가정을 도입했을 때, 개선된 모델은 599 - 674 K에서의 $UO_2$ 구형 입자의 실험적 산화거동과 근사한 계산결과를 나타내었으며 핵종성장모델(Nucleation and Growth Model) 및 자촉매반응모델(AutoCatalytic Reaction Model)과 비교할 때 가장 작은 오차를 보여주었다. 개선된 모델을 통해 $U_3O_8$으로의 100% 전환시 계산된 활성화에너지값은 $57.6kJ{\cdot}mol^{-1}$로 자촉매반응모델로 계산된 값인 $48.6kJ{\cdot}mol^{-1}$보다 크며, 외삽에 의해 결정된 실험값에 더 근사함이 밝혀졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제36권6호
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• pp.646-654
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• 1999

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권5호
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• pp.1013-1021
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• 2020

A combination of simultaneous thermal analysis, evolved gas analysis and non-ambient XRD techniques was used to characterise and investigate the conversion reactions of ammonium uranates into uranium oxides. Two solid phases of the ternary system NH₃ - UO₃ - H₂O were synthesised under specified conditions. Microspheres prepared by the sol-gel method via internal gelation were identified as 3UO₃·2NH₃·4H₂O, whereas the product of a typical ammonium diuranate precipitation reaction was associated to the composition 3UO₃·NH₃·5H₂O. The thermal decomposition profile of both compounds in air feature distinct reaction steps towards the conversion to U₃O₈, owing to the successive release of water and ammonia molecules. Both compounds are converted into α-U₃O₈ above 550 ℃, but the crystallographic transition occurs differently. In compound 3UO₃·NH₃·5H₂O (ADU) the transformation occurs via the crystalline β-UO₃ phase, whereas in compound 3UO₃·2NH₃·4H₂O (microspheres) an amorphous UO₃ intermediate was observed. The new insights obtained on these uranate systems improve the information base for designing and synthesising minor actinide-containing target materials in future applications.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권5호
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• pp.410-414
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• 2003

Characteristics of $UO_{2+x}$ powders oxidized at different temperatures were examined. Pellets were fabricated by adding these oxidation powders and their properties were also investigated. Particle size of the $UO_{2+x}$ powders decreased with increasing oxidation temperature while surface area increased. Only the powders oxidized at 35$0^{\circ}C$ enhanced the strength of green pellet. However, 35$0^{\circ}C$ oxidized powders added pellet had many surface defects. The difference of shrinkage rate between the oxidized and UO$_2$ powders was thought to be the cause of them.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권8호
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• pp.1073-1078
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• 2009

A kinetic model for the oxidation of a $UO_2$ pellet to $U_3O_8$ powder has been suggested by considering the mass transfer and the diffusion of oxygen molecules. The kinetic parameters were estimated by a fitting of the experimental data. The activation energies for the chemical reaction and the product layer diffusion were calculated from the kinetic model. The oxidation conversion of a $UO_2$ pellet was simulated at various operating conditions. The suggested model explains the oxidation behavior of $UO_2$ well.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권5호
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• pp.1541-1548
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• 2022

The thermal conductivity of uranium oxide (UO₂) containing pores and grain boundaries is investigated using continuum-level simulations based on the finite-difference method in two and three dimensions. Steady-state heat conduction is solved on microstructures generated from the phase-field model of the porous polycrystal to calculate the effective thermal conductivity of the domain. The effects of porosity, pore size, and grain size on the effective thermal conductivity of UO₂ are quantified. Using simulation results, a new empirical model is developed to predict the effective thermal conductivity of porous polycrystalline UO₂ fuel as a function of porosity and grain size.