초록
0$\leq$y$\leq$0.33 범위의 조성을 가진 $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체의 격자상수를 least-squares method에 의해 구하였다. 고용체의 격자상수는 Er의 첨가량이 증가함에 따라 다음과 같이 직선적으로 감소하였다 : a($\AA$)=5.4695-0.220y, (0$\leq$y$\leq$0.33). $U_{1-y}Er_{y}O_2$고용체에서 Er 함량에 대한 격자상수의 변화계수, y=-0.220은 $Er^{3+}$ 의 첨가에 따른 전기적 중성을 만족하기 위해 고용체내에서 $U^{5+}$ 또는 $U^{6+}$ 이온이 각각 존재한다고 가정하여 계산된 값, y =-0.273, -0.156의 사이에 있다. $U_{1-y}Er_{y}O_2$ 고용체와 $UO_{2+x}$ 의 산소포텐샬을 산소분압 $10^{-14}$ -$10^{-3}$, 온도 1200~$1500^{\circ}C$에서 thermogravimetric method에 의해 측정하였다. $CO_2$/CO 혼합가스로써 TGA내의 산소분압을 조절하였으며, 고온산소센서를 사용하여 $Po_2$ 값을 측정하였다. (equation omitted) 값은 1200~$1500^{\circ}C$ 범위에서 y=0.06인 고용체의 경우 -360부터 -270H1mo1e, 그리고 y=0.20인 고용체에서는 -320부터 -220kJ/mo1e까지 각각 급격하게 변하는 것으로 나타났다. $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체에서 Er의 함량이 낮은 경우에는 $U^{5+}$ $U^{4+}$ model이 산소포텐샬 데이타에 접근하는 것으로 나타났으나, y=0.06 이 상인 경우에는 평균 우라늄 원자가모델에 의해서 산소 포텐샬의 변화를 설명할 수 없었다.
The lattice parameters of stoichiometric $UO_2$ and $U_{1-y}Er_{y}O_2$ in the range of y=0.01 to y =0.33 were determined with use of X-ray diffraction data. Oxygen potentials have been measured by means of a thermogravimetric method in the range of 1200~$1500^{\circ}C$ and $10^{-14}$ $\leq$ $Po_2$ $\leq$ $10^{-3}$ for pure $UO_2$ and $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ solid solutions with y=0.02, y=0.06 and y=0.20, respectively. Their oxygen partial pressures were maintained by controlling $CO_2$/CO mixture atmosphere, and the $Po_2$ values corresponding to x of $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ solid solutions were measured with an electrolyte oxygen sensor. The lattice parameter decreases linearly with an increase in the erbium content. The change of the lattice parameter can be expressed in a linear equation of y as a($\AA$) =5.4695-0.220y for 0 $\leq$y$\leq$0.33. The experimental coefficient of y -0.220 in $U_{1-y}Er_{y}O_2$ was an intermediate value between the calculated values -0.273 and -0.156 in the case of $U^{5+}$ and $U^{6+}$, respectively. The (equation omitted) has been found to undergo abrupt increase in the range of -360 to -270 kJ/mole for y=0.06 and -320 to -220 H/mole for y=0.20, respectively, in the temperature range of 1200-$1500^{\circ}C$. (equation omitted) increases with erbium content, but the effect of the dopant for x =0.01 is less significant than that for stoichiometry. The oxygen potentials for $UO_2$ and $U_{0.98}Er_{0.02}O_{2+x}$ can be approximately represented by the $U^{5+}$/$U^{4+}$ model but those for y$\geq$ 0.06 in $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ solid solutions cannot be interpreted by the mean uranium valence model.
