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NTIS 바로가기한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, v.50 no.1, 2013년, pp.37 - 42
고명진 (한국원자력연구원 원자력재료개발부) , 김대종 (한국원자력연구원 원자력재료개발부) , 김원주 (한국원자력연구원 원자력재료개발부) , 조문성 (한국원자력연구원 차세대핵연료개발부) , 윤순길 (충남대학교 재료공학과) , 박지연 (한국원자력연구원 원자력재료개발부)
Tristructural-isotropic (TRISO)-coated particles were fabricated by a fluidized-bed chemical vapor deposition (FBCVD) method for use in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). ZrC as a constituent layer of TRISO coating layers was deposited by a chloride process using
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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CVD 방법에 의해 증착되는 β-SiC가 냉각재 상실 사고 시에 TRISO 피복입자 핵연료의 안전성에 잠재적 문제가 될 수 있는 이유는? | 그러나, CVD 방법에 의해 증착되는 β-SiC는 1800oC 이상의 온도에서 α-SiC로 상변화에 의해 피복층의 손상이 시작됨으로써 냉각재 상실 사고 시에 TRISO 피복입자 핵연료의 안전성에 잠재적 문제점이 될 수 있다. 또한 239 Pu 로부터 생성되는 핵분열 생성물인 Pd와 반응하여 Pd2Si 가 형성됨으로써 SiC 층에 부식이 발생하며, 고온에서 핵분열 생성물인 137Cs의 고온 포획력이 떨어지는 단점이 있다. | |
SiC 층이 고온 구조재료로써 뛰어난 특성을 가지는 이유는? | 5 mm 직경의 구형 UO2 입자에 저밀도 열분 해탄소층 (buffer PyC), 내부 고밀도 열분해탄소층 (IPyC), 탄화규소층 (SiC), 그리고 외부 고밀도 열분해탄소층 (OPyC)의 4개의 층이 코팅된 구조를 이루고 있다. 이 중 SiC 층은 내열성이 우수하며, 강한 공유결합으로 인하여 고온강도 및 경도가 높고, 낮은 열팽창계수, 양호한 열전도도, 우수한 내산화성을 가지기 때문에 고온 구조재료로써 뛰어난 특성을 가진다. 따라서, SiC 층은 고온에서 TRISO 피복입자 핵연료의 구조 건전성을 유지시켜 주며, 기체 및 고체상의 핵분열 생성물을 담지하는 역할을 하게 된다. | |
탄화지르코늄이 대체 피복층으로 제안되는 이유는? | 5)따라서 SiC 층을 대신하여 고온 안정성이 보다 우수하며, 핵분열 생성물과의 반응성이 낮은 탄화지르코늄 (ZrC)이 대체 피복층으로 제안되고 있다. ZrC는 2850oC까지 상변화가 일어나지 않기 때문에 SiC에 비해 고온 안정성이 우수하여 핵연료의 허용 최대온도가 더 높아질 수있어 원자로의 안전성을 향상시킬 수 있다. 아울러 UO2의 핵분열로 인해 방출 되는 산소와 반응하므로 산소 포획자 구실을 하여 핵연료 내의 압력증가를 방지할 수 있으며, ZrC층 내에서 핵분열 생성물인137Cs등의 고온 확산속도가 매우 낮기 때문에, 핵분열 생성물의 담지 능력이 매우 우수하다. 또한 Pd에 의한 부식저항성이 우수하며 2400oC에서도 피복입자의 파손이 일어나지 않는 매우 우수한 열적 안정성을 가지는 것으로 보고된 바 있다.6-8) |
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