• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권10호
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• pp.2299-2305
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• 2020

Zr alloy specimens were coated with Cr-Al alloy to enhance their resistance to oxidation. The coated samples were oxidized at 1200 ℃ in a steam environment for 300 s and showed extremely low oxidation when compared to uncoated Zr alloy specimens. The microstructure and elemental distribution of the oxides formed on the surface of Cr-Al alloys have been investigated by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A very thin protective layer of Cr₂O₃ formed on the outer surface of the Cr-Al alloy, and a thin Al₂O₃ layer was also observed in the Cr-Al alloy matrix, near the surface. Our results suggest that these two oxide layers near the surface confers excellent oxidation resistance to the Cr-Al alloy. Even after exposure to a high temperature of 1200 ℃, inter-diffusion between the Cr-Al alloy and the Zr alloy occurred in very few regions near the interface. Analysis of the inter-diffusion layer by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) measurement confirmed its identity as Cr₂Zr.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.279-286
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• 2002

In this study, quantitative nitric oxide concentration distributions are investigated in the laminar non-premixed $H_2/N_2$ flames by laser-induced fluorescence (LIF). The measurements are taken in flames for different $N_2$ dilution ratios varying from 20~80%, and fuel flow rate is fixed as Islpm. The NO A-X (0,0) vibrational band around 226 nm is excited using a XeCl excimer-pumped dye laser. We applied same excitation line used in $CH_4$, premixed flame. Overall, NO concentration was rapidly decreased with Na addition and we could not measure the concentration any longer for $N_2$ dilution above 80%.

• Tribology and Lubricants
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• 제25권4호
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• pp.250-255
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• 2009

Oxidation characteristics of Zirlo and Zircaloy-4 tubes, which are widely used as nuclear power fuel cladding, are studied in steam environment up to $1200^{\circ}C$. Oxidation resistances are compared in terms of the mass increase due to the absorption of oxygen. The evolution of microscopic structure accompanied with the oxidation process is investigated. Also, the influence of oxidation on the fretting wear characteristics of the tubes is studied. Piezo-electrically actuated rig is employed to fret the tubes with cross-contacting arrangement. Wear scar is observed and measured, by using microscopes and a 3D-profiler. The results of fretting wear are quantified in terms of scar size, wear volume and wear coefficient, and compared for the three different tube materials of oxidated Zirlo, virgin Zirlo and Zircaloy-4.

• 자원리싸이클링
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• 제11권4호
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• pp.3-10
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• 2002

핵연료 원료인 $UO_2$ 분말을 사용해 원자로에서 연소된 사용후 핵연료 소결체를 모의 제조하여 1회 산화ㆍ환원처리하여 분말로 만든 후, 건ㆍ습식 attrition 분쇄에 따른 분말의 특성 및 소결성을 조사하였다. 분쇄에 의한 분말의 평균입자크기는 건식분쇄의 경우에는 1 $mu extrm{m}$ 이하인 미분말이 쉽게 생성되었으나, 습식분쇄에서는 그 이상의 분말만이 생성되었다. 그리고 분쇄분말의 비표면적은 건식분쇄한 경우가 습식분쇄한 경우 보다 높았다. 분말의 미세구조는 건식분쇄에 의해서는 느슨한 응집체가 형성되었으며, 습식분쇄 분말은 압분성이 낮은 불규칙적이고 각진 입자형태를 나타내었다. 건식분쇄에 의해서 압분체 밀도는 크게 증가하며 소결체 요구 조건을 만족하는 이론밀도의 95%이상이 되고 평균 결정립 크기가 8 $\mu\textrm{m}$이상인 소결체를 얻을 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1999년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.279-279
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• 1999

To improve the corrosion model of the fuel performance analysis code COSMOS, a model was developed considering thermohydraulic phenomena and the effect of water chemistry and low Sn in the alloy composition on the corrosion behavior. It is assumed that the lithium enhancement factor influences the corrosion behavior only if the subcooled void is present in the coolant. The developed model was verified with the database obtained from Grohnde and Ringhals 3 reactors. Comparison of predicted oxide thickness with measured data showed the applicability of COSMOS code to analyze the cladding oxidation. In the future, the effect of the hydride in the cladding and the precipitate changes due to irradiation should be included.cluded.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.965-974
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• 2022

Platinum anodes are widely used for metal oxides reduction in LiCl-Li₂O, however high-cost and low-corrosion resistance hinder their implementation. NiO-Li₂O ceramics is an alternative corrosion resistant anode material. Anode processes on platinum and NiO-Li₂O ceramics were studied in (80 mol.%) LiCl-(20mol.%)KCl and (80 mol.%)LiCl-(20 mol.%)KCl-Li₂O melts by cyclic voltammetry, potentiostatic and galvanostatic electrolysis. Experiments performed in the LiCl-KCl melt without Li₂O illustrate that a Pt anode dissolution causes the Pt²⁺ ions formation at 3.14 V and 550℃ and at 3.04 V and 650℃. A two-stage Pt oxidation was observed in the melts with the Li₂O at 2.40 ÷ 2.43 V, which resulted in the Li₂PtO₃ formation. Oxygen current efficiency of the Pt anode at 2.8 V and 650℃ reached about 96%. The anode process on the NiO-Li₂O electrode in the LiCl-KCl melt without Li₂O proceeds at the potentials more positive than 3.1 V and results in the electrochemical decomposition of ceramic electrode to NiO and O₂. Oxygen current efficiency on NiO-Li₂O is close to 100%. The NiO-Li₂O ceramic anode demonstrated good electrochemical characteristics during the galvanostatic electrolysis at 0.25 A/cm² for 35 h and may be successfully used for pyrochemical treating of spent nuclear fuel.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권3호
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• pp.181-186
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• 2015

사용후핵연료 파이로프로세싱에서 발생하는 방사성폐기물의 양을 최소화하기 위해서는 방사성 핵종 함유 염폐기물을 효과적으로 처리할 수 있는 기술개발이 필요하다. 이를 위해 탄산화물(Li₂CO₃, K₂CO₃)을 이용한 반응증류공정에서 LiCl-KCl 공융염 내 NdCl₃의 분리특성을 관찰하였다. HSC-Chemistry 프로그램을 이용한 탄산화물과 NdCl₃의 반응모델결과에서 NdCl₃는 탄산화물의 주입조건 및 온도변화에 따라 산염화물(NdOCl) 또는 산화물(Nd₂O₃) 형태로 전환됨이 확인되었으며, 탄산화물의 주입조건에 따른 LiCl-KCl-NdCl₃계의 반응증류시험에서 반응모델결과와 유사한 경향을 확인하였다. 이 결과들을 이용하여 LiCl-KCl 공융염 내 NdCl₃를 고화가 용이한 산화물 형태로 분리하기 위한 공정조건을 도출하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권5호
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• pp.18-30
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• 2012

Zr은 고온에서의 높은 치수안정성, 내식성은 물론 낮은 중성자 흡수단면적을 지녀 원자력산업용 소재 중 1차 방사능 차폐재인 핵연료 피복관으로 사용되며 현재까지 다른 소재로 대체 불가능하다. 하지만 Hf을 정제한 Zr sponge 제조기술은 미국, 프랑스, 러시아만 가지고 있어 원자력의존도가 높은 한국에서는 국가전략물자로 분류 철저히 관리되고 있다. 국내 유통되는 Zr의 대부분은 원자력산업에 사용되어 지며 유통구조는 정제된 Zr합금을 국외로부터 수입하여 tube로 가공 후 핵연료집합체로 제조되고, 그 외 소량이 합금첨가원소 및 폭약재 등 고부가가치 일반산업에 사용된다. 본 논문에서는 Zr 제조기술에 대한 현재산업현황 및 정련기술을 살펴보고, 최근 연구되고 있는 Electrolytic reduction process와 Molten oxide electrolysis와 같은 신 제련기술에 대한 소개 및 Zr recycling의 전반적인 기술소개도 포함하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권1호
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• pp.31-40
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• 2005

발전소 내 방사화 부식생성물의 대부분을 차지하고 있는 니켈 페라이트계 부식생성물을 모사 발생시키기 위한 고온 고압용 장치를 제작하여 연구를 수행하였다. 배관형 포집기를 이용한 부식생성물 발생장치로부터 방사화 부식생성물과 가장 유사한 부식생성물을 얻을 수 있었다. 발전소에서 입자성 부식생성물이 발생되는 원리인 온도에 따른 용해도 차이를 구현하기 위하여 270$\^{circ}$C에서 부식반응이 일어나 상대적으로 높은 온도를 가진 포집용 장치에 부식생성물이 포집되도록 장치를 제작하였으며 , 발생된 부식생성물은 주사전자현미경 관찰과 EDAX를 통한 조성분석으로 그 특성을 관찰하였다. 부식생성물은 포집 된 위치 에 따라서 침상 형태의 산화물과 결정 형태의 산화물로 나뉘었으며, 조성 분석 결과 결정 형태의 부식생성물이 니켈 페라이트로서 발전소에서 발생되는 입자성 부식생성물과 유사한 것을 알 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권4호
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• pp.335-344
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• 2006

본 연구에서는 Li 환원법에 의한 PWR 사용후핵연료의 금속전환과정을 모사하는 프로그램을 개발하였고 이를 이용하여 Li의 양에 따른 사용후핵연료 산화물의 금속 및 염화물 전환량을 계산하였다. 이 프로그램에서는 Li 환원과정의 화학반응에 관련된 특성치와 열역학데이터를 데이터 베이스화하고 이를 입력 데이터로 사용하여 특정 Li 양에 의한 산화물의 반응결과를 전환률로 계산한다. 개발 프로그램의 성능을 평가한 결과, $Eu_2O_3$와 $Sm_2O_3$를 제외한 나머지 산화물은 기존 코드 결과값과 6 % 이내의 상대오차로 잘 일치하고 각 산화물의 개별반응에서 산화물의 완전 전환에 필요한 Li 양의 계산값도 이론적 계산값과 정확히 일치함을 확인하였다. 또한 검증된 개발 프로그램을 이용하여 산화물별 Li과 금속전환률의 관계를 분석한 결과, 그 중에서 Li이 250 몰로 주어졌을 때 $UO_2$의 83.73%는 U로 전환된 반면 나머지는 산화물로 잔존하였고, 100% U로 전환시키는데 필요한 Li의 양은 297 몰로 나타났다.