소개
세라믹 재료는 고온 강도 및 산화 저항성이 매우 우수하고, 탄화규소 등 일부 세라믹 소재의 경우 중성자 조사에 강한 특성을 가지고 있어, 원자력 소재로 사용하기 위한 다양한 연구들이 이루어 지고 있다. SiC 또는 ZrC는 낮은 중성자 흡수 단면적과 조사 저항성, 우수한 고온 기계적 강도로 인하여, 초고온가스로의 핵연료인 TRISO 피복입자 핵연료의 코팅층으로 적용된다. SiC 복합체 소재는 핵융합로의 블랭킷 구조물, diverter pate, flow channel insert , 초고온가스로의 control rod sheath, guide tube 등의 노내 구조물 등으로 고려되고 있다. 또한, 후쿠시마 사고 이후 핵연료 피복관의 부식으로 부터 발생할 수 있는 수소를 저감하기 위해 경수형 원자로의 핵연료 피복관으로 탄화규소 복합체의 사용을 고려하고 있다. 원자력소재개발부에서는 경수형 원자로의 삼중층 SiC 핵연료 피복관 제조기술의 개발 및 부식, 접합 특성 평가, 초고온가스로용 SiC 복합체 기반 control rod sheath 제조 및 냉각재와의 양립성 평가, TRISO 핵연료 피복입자 제조 및 평가기술 개발을 수행 중이다.
주요 성과
- 원자력급 고순도/고밀도 SiC 복합체 제조
현재 진행중인 연구개발
- LWR 피복관 및 미래원전용 SiC 복합체 제조기술 개발
- 초고온가스로 TRISO 피복입자 핵연료 코팅층 성능향상 기술 개발
주요 사용 장비
- 고온 물성 평가 장비: 열중량분석장비 (TGA), 초고온가스로 냉각재 환경모사 산화시험 루프, 기체크로마토그라피(GC)
- 세라믹 복합체 제조 및 박막 증착장비: 고온 Hot Press, SiC 화학기상증착(CVD) 장비, 복합체 제조용 화학기상침적(CVI) 장비 2기, 대면적 SiC 증착 장비
- 초고온가스로 TRISO 피복입자 제조 장비: 유동층 화학기상 증착장비 (FB-CVD) 2기