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외부로부터 제공된 핵연료 제조 중간물질(ADU gel)을 공기분위기에서 열분해시켜 미세 입자를 생성하는 하소(calciantion) 공정 단계, 상기 미세 입자를 환원 및 소결하는 소결(sintering) 공정단계, 상기 소결된 구형 산화물 입자 상에 복수 개의 피복층을 형성하는 피복 공정 단계(S130)를 순차적으로 수행하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 시스템에 있어서,상기 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 시스템(100)은,외부로부터 제공되는 가스를 기설정된 온도로 예열하여 예열된 가스를 제공하는 가스 공급부(200);상기 가스 공급부(200)로부터 예열된 복수 개의 가스를 공급받아, 상기 핵연료 제조 중간 물질(ADU gel)을 UO3 및 UO2 구형 입자로 변환시키고, 상기 변환된 구형 UO2 입자 표면에 피복층을 형성하는 피복입자 제조부(300);상기 피복입자 제조부(300)로부터 배출되는 가스를 제거하는 배기 가스 제거부(400); 및상기 가스 공급부(200), 상기 피복입자 제조부(300), 상기 배기 가스 제거부(400)의 구동을 제어하는 제어부(500)를 포함하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제1항에 있어서,상기 (초)고온가스로 핵연료 제조부(300)는,원통형 하우징(310);상기 원통형 하우징(310) 내부에 구비되며, 상기 핵연료 제조 중간 물질을 수용하도록 콘(cone) 형태로 형성된 핵연료 입자 수용부(320);상기 핵연료 입자 수용부(320) 외측면을 일정한 간격으로 감싸도록 형성되어, 상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부를 가열 및 냉각시키는 유도 코일부(330);상기 원통형 하우징(310) 외측면에 상기 유도 코일과 동일한 간격 높이로 형성된 열전대(340); 및 상기 원통형 하우징(310)을 높이 방향으로 착탈시키는 착탈부(350)를 포함하며,상기 유도 코일부(330)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 외측면에 삽입되도록 원통형 코일 집합체로 형성되며, 상기 원통형 코일 집합체 내부 표면에 일정한 간격으로 복수 개의 유도 코일층(331)들을 구비하며, 상기 복수 개의 유도 코일층(331)들 각각이 일정한 높이로 이격되어, 수평방향으로 권선되는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제2항에 있어서,상기 원통형 하우징(310)은,상기 핵연료 입자 수용부(320)의 상부를 고정하는 제1 고정부(311); 및상기 핵연료 입자 수용부(320)의 하부를 고정하는 제2 고정부(312)를 포함하며,상기 제1 고정부(311)는,상기 (초)고온가스로 핵연료 중간물질을 상기 핵연료 입자 수용부(320) 내로 인입하는 핵연료 입자 주입구(313);상기 핵연료 입자 수용부(320) 내에서 생성된 단일 가스 또는 혼합 가스를 상기 가스 제거부(400)로 배출시키는 가스 배출구(314)가 구비되며,상기 제2 고정부(312)는,상기 가스 공급부(200)로부터 공급되는 단일 또는 복수 개의 가스를 인입 및 상기 핵연료 입자 수용부(320) 내에 최종적으로 생성된 피복입자를 배출시키는 배출구 역할을 수행하는 가스 주입구(315)를 포함하는 것을 특징으로 하는 (초) 고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제3항에 있어서,상기 핵연료 입자 수용부(320)는,그라파이트로 생성되며, 하단부에 상기 가스 주입구(315)와 나사산 방식으로 체결되는 체결부(321); 및표면이 오목한 콘(cone) 형태로 형성되며, 표면 상에 복수 개의 홀(323)이 구비되어, 상기 가스 주입구(315)로부터 공급되는 가스를 방사상 형태로 배출시키는 립(322)을 포함하며,상기 홀(323)의 직경은,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내에 최종적으로 생성된 피복입자의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제4항에 있어서,상기 핵연료 입자 수용부(320)는,부분 교체가 가능하도록 다단의 체결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 (초) 고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제3항에 있어서,상기 착탈부(350)는,상기 원통형 하우징(310)의 하부 양측에 구비되어 상기 원통형 하우징(310) 하단부를 지지하는 지지부(351);상기 제어부(500)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 상기 지지부(351)의 높이를 유압으로 조절하는 높이 조절부(352); 및상기 높이 조절부(352)에 구비된 착탈판(353);을 포함하며,상기 착탈판(353)은,상기 원통형 하우징(310) 하부를 수평방향으로 관통되어 상기 지지부(351)와 체결되며,표면에 상기 가스 주입구(315)가 삽입되는 삽입홀(354)을 구비하며, 상기 높이 조절부(352)의 동작 여부에 따라 상기 원통형 하우징(310)의 하부를 높이 방향으로 탈착하는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제2항에 있어서,상기 가스 공급부(200)는,외부로부터 제공되는 가스를 예열하도록 유도 코일이 구비된 복수 개의 반응 가스 외부 가열부(211)들; 및상기 복수 개의 예열부(210)들 각각으로부터 예열된 단일 또는 복수 개의 반응 가스를 상기 핵연료 입자 수용부 내에 주입하는 반응 가스 분배부(220)를 포함하며,상기 반응 가스 분배부(220)는,원통형 메인 가스관(221); 및상기 메인 가스관(221) 측면에 꺽쇠 모양으로 연결된 단일 또는 복수 개의 보조 가스관(222)들을 포함하며, 상기 보조 가스관(222)들 각각은,상기 제어부(500)를 통해 반응 가스압과 유량을 조절하는 조절 밸브가 구비되어 단일 또는 복수 개의 가스를 공급하는 가스관인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제7항에 있어서,복수 개의 반응 가스 외부 가열부(211)들 각각은,기설정된 온도로 반응 가스 유입관의 외부 온도를 가열하도록 내부에 유도 코일(212)이 형성되는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제1항에 있어서,상기 배기 가스 제거부(400)는,상기 (초)고온가스로 핵연료 피복입자 생성부(300)에서 배출되는 오프(off) 가스를 순차적으로 원활하게 배출하도록 수행하는 진공 이젝터(490);상기 진공 이젝터(490)로부터 가변되는 유속으로 분사되는 오프(off) 가스 중유해 가스를 흡수조에서 흡수시키는 수용액이 함유된 제1 오프(off) 가스 흡수부(410); 및상기 유해가스를 흡수하는 흡수조 내에 잔존하는 유해 가스를 제거하는 제2 오프(off) 가스 흡수부(420)를 포함하며,상기 제2 오프(off) 가스 흡수부(420)는,흡수용액 유동펌프(430)를 통해 상기 제1 오프(off) 가스 흡수부(410) 내에 수용된 흡수용액을 공급받아 내부에 분사시키는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제9항에 있어서,상기 제2 오프(off) 가스 흡수부(420)는,내부에 복수 개의 라쉬리 링(420a)들이 구비된 원통형 하우징(440);상기 원통형 하우징(440) 상부에 복수 개의 흡수 용액배출과 인입 노즐들로 구성되며, 상기 제1 오프(off) 가스 흡수부(410)로부터 흡수용액을 공급받아 분사하는 분사 노즐부(421); 및상기 원통형 하우징(440) 하단부와 체결되며, 표면에 복수 개의 미세홀(423)이 형성된 플레이트(422)를 포함하는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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제9항에 있어서,상기 제1 오프(off) 가스 흡수부(410)와 상기 제2 오프(off) 가스 흡수부(420)는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템
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핵연료 입자 수용부(320) 내부를 가열하여 내부에 삽입된 핵연료 제조 중간물질을 공기 분위기에서 열분해시켜 미세 입자를 생성하는 하소(calciantion) 공정 단계;상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 반응가스 압을 걸어 상기 미세 입자들에 최소한의 유동가스를 주입함으로서 반응장치 내부에서 정치된 상태가되며 최소한의 유량을 유지시켜 핵연료 커널을 생성하는 구형 입자 소결(sintering) 공정단계;상기 핵연료 입자 수용부(320)에 증착 가스를 제공하여 상기 핵연료 커널 표면에 복수 개의 피복층을 형성하는 코팅(coating) 공정단계; 및상기 핵연료 입자 수용부(320) 내의 잉여 가스 혹은 폐가스 배출 및 상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부를 냉각시키도록 불활성 가스를 공급한 후, 결과물인 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자를 배출하는 입자 배출 단계를 포함하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제12항에 있어서,상기 하소 공정단계(S110)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부의 온도를 기설정된 온도로 예열하는 단계; 및상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 반응 가스를 주입하여 상기 핵연료 제조 중간물질을 공기 분위기에서 산화시켜 미세 입자를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제12항에 있어서,상기 구형 입자 소결 공정단계(S120)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 유동가스와 반응가스를 공급하는 단계; 및상기 공급된 유동가스와 반응가스가 상기 구형 미세 입자와 반응하여 환원 후 온도 상승에 따른 내부 구조의 조밀화에 따라 핵연료 소결 입자를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제12항에 있어서,상기 코팅 공정 단계(S130)는,상기 구형 입자 소결 공정단계(S120)로부터 생성된 핵연료 산화물 또는 UCO 입자 상에 버퍼 층을 증착하는 제1 코팅 단계(S131);상기 버퍼 층 상에 IPyC 층을 증착하는 제2 코팅 단계(S132);상기 IPyC 층 상에 SiC층을 증착하는 제3 코팅 단계(S133); 및상기 SiC 층 상에 OPyC 층을 증착하는 제4 코팅 단계(S134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제15항에 있어서,상기 제1 코팅 단계(S131) 내지 제4 코팅 단계(S134) 각각은,서로 다른 온도로 수행되는 단계인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제15항에 있어서,제1 코팅 단계(S131)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 버퍼(Buffer) 층 피복용 반응가스를 공급하여 기설정된 온도로 내부 온도를 예열하면서, 산화물 입자의 유동 가스 및 표면 피복용 반응가스를 공급하여 상기 핵연료 커널 상에 버퍼(Buffer) 층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제15항에 있어서,상기 제2 코팅 단계(S132)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 버퍼 층 피복입자의 유동을 위한 유동 가스와 IPyC 층 피복을 위한 반응가스를 공급하여 기설정된 온도로 내부 온도를 예열하면서, 유동가스 및 반응가스를 공급하여 상기 버퍼(Buffer) 층 표면에 IPyC 층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제15항에 있어서,상기 제3 코팅 단계(S133)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 내부에 상기의 IPyC 층이 피복된 중간 피복입자의 유동을 위한 유동 가스 및 SiC 층 피복을 위한 반응가스를 공급하여 기설정된 온도로 내부 온도를 예열하면서, 중간 피복 입자의 유동 및 반응가스를 주입하여 상기 IPyC 층 표면에 SiC 층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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제15항에 있어서,상기 제4 코팅 단계(S134)는,상기 핵연료 입자 수용부(320) 상기의 SiC 층이 피복된 중간 피복 입자의 유동을 위한 유동 가스와 OPyC 층 피복을 위한 반응가스를 공급하여 기설정된 온도로 내부 온도를 예열하면서, 중간 피복 입자의 유동 및 반응가스를 내부에 주입하여 상기 SiC 층 표면에 OPyC 층을 피복하는 단계인 것을 특징으로 하는 (초)고온가스로 핵연료 피복 입자 제조 통합 시스템의 운전 방법
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