Nuclear Engineering and Technology

Korean Nuclear Society (한국원자력학회)
권호 표지

Microstructure Development during Sintering of $Nb_2O_5$-doped $UO_2$ pellets under $H_2$ and $CO_2$ atmospheres

$Nb_2O_5$ 첨가 $UO_2$ pellet의 수소 분위기와 이산화탄소 분위기 소결 중 미세조직의 형성에 대한 연구

  • Song, K.W. (Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, S.H. (Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, B.G. (Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Lee, Y.W. (Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Yang, M.S. (Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Park, H.S. (Korea Atomic Energy Research Institute)
  • 송근우 (한국원자력연구소) ;
  • 김시형 (한국원자력연구소) ;
  • 김봉구 (한국원자력연구소) ;
  • 이영우 (한국원자력연구소) ;
  • 양명승 (한국원자력연구소) ;
  • 박현수 (한국원자력연구소)
  • Published : 1994.12.01
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Abstract

Microstructures of Nb$_2$O$_{5}$-doped UO$_2$ pellets have been investigated during sintering under H$_2$ and $CO_2$ atmospheres. Pellets are sintered at 1$700^{\circ}C$ in H$_2$ atmosphere and at 130$0^{\circ}C$ in $CO_2$ atmosphere for 1 to 41 hr. The addison of Nb$_2$O$_{5}$ causes the formation of large pores, which shrink to some extent in H$_2$ atmosphere but very little in $CO_2$. Fine pores in the Nb$_2$O$_{5}$-doped UO$_2$ pellet are almost annihilated when sintered under H$_2$ atmosphere but little changed under $CO_2$ atmosphere. The increase in grain size due to Nb$_2$O$_{5}$ addition is much larger in H$_2$ atmosphere than in $CO_2$. Thus the enhancement of uranium diffusion in UO$_2$ due to the Nb$_2$O$_{5}$ addition is thought to be more significant in H$_2$ atmosphere. Microstructures of Nb$_2$O$_{5}$-doped UO$_2$ pellets sintered in H$_2$ atmosphere are discussed from the viewpoint of in-reactor performance. Possible defects formation due to Nb$_2$O$_{5}$ addition is discussed to explain the enhancement of uranium diffusion in H$_2$ and $CO_2$ atmospheres.> atmospheres.

Nb$_2$O$_{5}$가 첨가된 $UO_2$ 소결체의 미세조직을 수소와 이산화탄소 분위기에서 연구하였다. Pellet을 1$700^{\circ}C$ 수소분위기 그리고 130$0^{\circ}C$ 이산화탄소 분위기에서 1-41 시간 동안 소결하였다. Nb$_2$O$_{5}$를 첨가하면 큰 기공들이 형성되고, 이 기공들은 수소분위기에서는 어느정도 수축하지만 이산화탄소 분위기에서는 거의 소멸하지 않는다. 작은 기공들은 수소분위기에서는 거의 전부 소멸되며 이산화탄소 분위기에서는 거의 소멸하지 않는다. 그리고 결정립의 크기도 수소분위기에서 훨씬 증대한다. 따라서 Nb$_2$O$_{5}$ 첨가에 의한 우라늄 확산은 수소분위기에서 훨씬 증가하는 것으로 생각된다. 수소 분위기에서 소결한 Nb$_2$O$_{5}$ 첨가 $UO_2$ pellet의 미세조직을 노내성능의 관점에서 평가하였다. 우라늄 확산의 증가를 설명하기 위해서 Nb$_2$O$_{5}$ 첨가에 의해서 형성 가능한 결함들을 고찰하였다.함들을 고찰하였다.

Keywords