• Title/Summary/Keyword: $UO_2$ 산화

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A Study on the Oxidation of Metallic Uranium and Uranium Dioxide in Oxygen Plasma (산소 플라즈마에 의한 금속우라늄과 이산화우라늄 산화 연구)

  • 양용식;서용대;김용수
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.37 no.9
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    • pp.833-838
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    • 2000

  • 기존의 핵연료재료 습식처리 공정 대체를 위한 건식 처리 공정 기초 연구로서 산소 플라즈마 기체에 의한 금속우라늄과 이산화우라늄의 산화 연구를 수행하였다. 연구결과 산소 플라즈마를 사용할 경우 $UO_2$는 40$0^{\circ}C$에서 약 300% 정도, 50$0^{\circ}C$에서는 70% 정도의 산화율 증가가 일어났으며 금속우라늄의 경우에도 35$0^{\circ}C$에서 50% 정도의 증가를 확인할 수 있었다. 이들 산화율은 플라즈마 출력이 증가함에 따라 비례적으로 증가하였는데 이는 출력 증가에 따른 플라즈마내 산소 원자의 발생과 일치하여 이러한 산화율 증가 현상은 플라즈마내 산소 원자가 주도하는 것으로 드러났다. 이들 실험 결과는, 기존의 실험 결과와 길이, 시간에 따라 산화량이 선형적으로 증가하는 것으로 나타나 산소 플라즈마 산화 반응은 표면 반응이 주요 반응이라는 것이 밝혀졌다.

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Release Characteristics of Fission Gases with Spent Fuel Burn-up during the Voloxidation and OREOX Processes (사용후핵연료의 연소도 변화에 따른 산화 및 OREOX 공정에서 핵분열기체 방출 특성)

  • Park, Geun-Il;Cho, Kwang-Hun;Lee, Jung-Won;Park, Jang-Jin;Yang, Myung-Seung;Song, Kee-Chan
    • Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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    • v.5 no.1
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    • pp.39-52
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    • 2007

  • Quantitative analysis on release behavior of the $^{85}Kr\;and\;^{14}C$ fission gases from the spent fuel material during the voloxidation and OREOX process has been performed. This thermal treatment step in a remote fabrication process to fabricate the dry-processed fuel from spent fuel has been used to obtain a fine powder The fractional release percent of fission gases from spent fuel materials with burn-up ranges from 27,000 MWd/tU to 65,000 MWd/tU have been evaluated by comparing the measured data with these initial inventories calculated by ORIGEN code. The release characteristics of $^{85}Kr\;and\;^{14}C$ fission gases during the voloxidation process at $500^{\circ}C$ seem to be closely linked to the degree of conversion efficiency of $UO_2\;to\;U_3O_8$ powder, and it is thus interpreted that the release from grain-boundary would be dominated during this step. The high release fraction of the fission gas from an oxidized powder during the OREOX process would be due to increase both in the gas diffusion at a temperature of $500^{\circ}C$ in a reduction step and in U atom mobility by the reduction. Therefore, it is believed that the fission gases release inventories in the OREOX step come from the inter-grain and inter-grain on $UO_2$ matrix. It is shown that the release fraction of $^{85}Kr\;and\;^{14}C$ fission gases during the voloxidation step would be increased as fuel burn-up increases, ranging from 6 to 12%, and a residual fission gas would completely be removed during the OREOX step. It seems that more effective treatment conditions for a removal of volatile fission gas are of powder formation by the oxidation in advance than the reduction of spent fuel at the higher temperature.

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Phase Separation of Gd-doped UO2 and Measurement of Gd Content Dissolved in Uranium Oxide (Gd-doped UO2의 상분리 및 UO2에 고용된 Gd 함량 측정)

  • 김건식;양재호;송근우;김길무
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.40 no.9
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    • pp.916-920
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    • 2003

  • The change of structure and morphology in ( $U_{0.913}$G $d_{0.087}$) $O_2$ during oxidation at 475$^{\circ}C$ and heat treatment at 130$0^{\circ}C$ in air were investigated using XRD, SEM, and EPMA. The ( $U_{0.913}$G $d_{0.087}$) $O_2$ cubic phase converted to ( $U_{0.913}$G $d_{0.087}$)$_3$ $O_{8}$ orthorhombic phase by oxidation at 475$^{\circ}C$ in air. The XRD and EPMA result of the 130$0^{\circ}C$ heat treated powder revealed that ( $U_{0.913}$G $d_{0.087}$)$_3$ $O_{8}$ orthorhombic phase was separated into $U_3$ $O_{8}$ and ( $U_{0.67}$G $d_{0.33}$) $O_{2+}$x/ cubic phase. The weight variations of (U,Gd) $O_2$ with various Gd contents were measured using TGA at the same heat treated condition. The weight variation during the heat treatment of Gd dissolve (U,Gd) $O_2$ in air can be expressed in terms of phase reaction equations related with oxidation and phase separation. Based on these phase reaction, a initial content of Gd dissolved in (U,Gd) $O_2$ can be exactly calculated by measuring the weight change during the heat treatment.

  • https://doi.org/10.4191/KCERS.2003.40.9.916 인용 PDF KSCI

Attritor milling에 의한 $UO_2$ - 4wt% 분말의 혼합 및 혼합분말의 특성변화

  • 김시형;김한수;송근우;나상호;이영우;손동성
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1995.05b
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    • pp.733-738
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    • 1995

  • $UO_2$ 및 CeO$_2$ 분말을 turbular mixer에서 혼합, 또는 attritor mill에서 분쇄한 후, 각 분말의 특성변화와 이에 따른 소결특성의 변화를 관찰하였다. 혼합된 분말은 평균입자크기와 비표면적이 각각 22.9$\mu\textrm{m}$, 5.1g/㎤이었고, 2시간 분쇄된 분말은 0.5$\mu\textrm{m}$, 6.7g/㎤이었다. 혼합분말로 성형할 경우의 소결밀도는 성형압력의 증가에 관계없이 약 9.6 g/㎤로서 매우 낮았고, 2시간 분쇄된 분말은 10.35 9/㎤ 이상으로 나타나, 혼합핵연료 소결체 제조시 분쇄공정이 반드시 필요함을 나타내었다. 분쇄된 분말을 환원성분위기에서 소결할 경우에는 분쇄시간이 증가함에 따라 결정립이 8$\mu\textrm{m}$까지 증가하였는데 이것은 CeO$_2$ 분말의 미세화와 함께 Ce 성분이 균질 하게 분포되었기 때문으로 사료된다. 그러나 산화성분위기에서는 분쇄시간이 증가할 때 평균 결정립크기는 6$\mu\textrm{m}$로서 변화가 거의 없었다.

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