차세대 고속로용 혼합 U-Pu 카바이드 핵연료

전문가 제언

○ 제4세대 고속로 연료의 유형은 크게 산화물 연료, 금속연료 및 카바이드나 나이트라이드 연료로 대별된다. 산화물 연료는 열전도도가 낮고 핵분열 원자 밀도가 낮은 단점이 있으나 고속로 냉각재인 Pb나 Na과 반응이 없는 장점을 갖고 있다. 이에 반해 금속연료는 열전도도 특성이 양호하나 팽윤현상이 크고 비교적 녹는점이 낮은 단점이 있고 냉각재와의 반응이 잘되는 단점이 있다. 이에 대한 연구는 러시아, 미국, 일본, 중국과 한국이 주로 하고 있다.

 

○ 또한 카바이드 연료는 높은 열전도도와 핵분열 원자 밀도가 높고 공기/물과의 반응이 거의 없으나 팽윤 현상이 높은 연료이다. 이 분야의 연구는 주로 인도를 중심으로 연구가 진행되고 있다.

 

○ 혼합 우라늄/플루토늄 카바이드 재료는 약 2500℃의 융점까지 상변화 없이 안정하게 존재한다. 또 산화물에 비하여 약 8배의 우수한 열전도도를 가지며 산화물과 금속연료의 장점을 겸비하고 있다. 또한 핵분열성 원소의 밀도가 높아 증식능력이 좋고 고속로용 표준연료인 산화물연료에 대체되는 고성능 신형 고속로용의 연료로서 세계 각국에서 개발이 추진되어 왔다.

 

○ 이 연구는 제4세대 원자로인 GFR 및 SFR 용 핵연료 중의 하나로 고려 중인 혼합 카바이드 핵연료 제조공정 및 특성에 대한 내용을 담고 있다. 특히 핵연료의 제조공정 중의 산소/수분 함량이 소결밀도에 미치는 영향 평가, X선 회절분석을 통한 상 분석, 밀도, 미세구조적 특성 등을 실험적으로 평가하고 분석한 내용을 소개하고 있다. 이를 토대로 이 기술은 앞으로 마이너악티니드(minor actinide)라고 부르는 원소의 소멸처리를 위한 연료나 표적으로도 기대되고 있다.

 

○ 우리나라의 SFR 핵연료 연구는 주로 한국원자력연구원에서 설계, 제작기술과 노내·외 검증 등의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 앞으로 선진국으로 발전하기 위한 연구투자가 더욱 집중되기를 바란다.

 

저자

C. Duguay, G. Pelloquin

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

35()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

에너지

페이지

3977~3984

분석자

강*환

분석물

• 차세대 고속로용 혼합 U-Pu 카바이드 핵연료.pdf [540,102 byte]

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