Scaling Up Fabrication of UO2 Porous Pellet With a Simulated Spent Fuel Composition

• 영문명: 모의 사용후핵연료 조성의 UO2 다공성펠렛 제조 스케일 업
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 전상채 이재원 윤주영 조용준
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.15 No.4, 343~353쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.12.31

국문 초록

Processing and equipment were tailored for engineering scale fabrication of UO2 porous pellets, a feed material for the electrolytic reduction process in the PRIDE (PyRoprocessing Integrated DEmonstration) facility at KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute). The starting materials, UO2 powder and pre-milled surrogate oxide powders, were proportioned to simulate the chemical composition of spent fuel (so-called Simfuel). The Simfuel powders were homogenized by mixing, compacted into a pellet shape, and finally heat treated using a tumbling mixer, rotary press, and sintering furnace. After sintering at 1450℃ for 24 h in 4% H2-Ar, the average bulk density of the UO2 Simfuel pellets was 6.89 g·cm-3, which meets the standard of the following electrolytic reduction process. In addition, the results of a microstructural analysis demonstrated that the sintered Simfuel UO2 porous pellets accurately simulate the properties of spent fuel in terms of the formation of second phases. These results provide essential information for the massive fabrication of UO2 porous pellets for engineering scale pyroprocessing research.

영문 초록

KAERI의 PRIDE 시설에서 공학규모의 전해환원용 원료물질인 UO2 다공성펠렛 제조를 위해 공정과 장치를 최적화시킨 내용을 다루었다. UO2 분말과 별도로 attrition 밀링된 대용산화물 분말을 출발분말로, 정밀 칭량을 통해 사용후핵연료 조성을모사하였다(Simfuel). Simfuel 분말은 각각 tumbling mixer로 혼합하여 균질화 하고, rotary press로 성형하여 furnace를 이용해 소결하였다. 4% H2-Ar 분위기에서 1450℃ 24시간 고온 열처리하여 제조된 소결펠렛은 6.89 g·cm-3의 벌크밀도를 가지며 이는 후속 전해환원 공정의 요구에 부합한다. 소결된 다공성펠렛의 미세구조 관찰을 통해 다공성 기지상과 함께 산화/ 금속 석출물이 관찰되어 사용후핵연료의 상이 모사됨을 확인하였다. 본 결과는 향후 공학규모 이상의 파이로 연구를 위한UO2 다공성펠렛 제조에 중요한 기초자료로 활용 될 것이다.

키워드

Pyroprocessing Engineering scale Head-end process Feed material Porous pellet 파이로프로세싱 공학규모 전처리공정 원료물질 다공성펠렛