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삼층구조 등방성 핵연료 입자, 상기 핵연료 입자에 피복되는 코팅층 및 상기 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 둘러싸는 기지상을 포함하여 구성되는 조성물이며,상기 코팅층은 탄화규소 전구체, 탄화규소 및 소결첨가제를 포함하여 구성되고, 상기 기지상은 탄화규소 및 소결첨가제를 포함하여 구성되며,상기 삼층구조 등방성 핵연료 입자 코팅층의 소결과정에서의 수축율을 ΔLC 라 하고, 상기 탄화규소 기지상의 소결과정에서의 수축율을 ΔLm으로 하였을 때, 상압소결시 ΔLC 003e#ΔLm인 조건이 만족되는 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 조성물
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제1항에 있어서,상기 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자는 조성물 전체 부피를 기준으로 5 ~ 40부피%인 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 조성물
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제1항에 있어서,상기 코팅층과 탄화규소 기지상은 상압소결 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 조성물
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅층은, 상기 조성물 전체를 100 중량부로 하였을 때, 탄화규소 전구체 50
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제4항에 있어서,상기 소결첨가제는 Al2O3, Y2O3를 포함하며, CaO와 열처리에 의해 CaO를 산출하는 물질 중에서 선택되는 적어도 두가지를 더 포함하는, 서로 다른 양이온을 포함하는 구성물질인 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 조성물
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄화규소 전구체는 폴리카보실란, 폴리실록센과 페놀 수지 혼합물, 또는 폴리실록센과 자이렌 수지 혼합물 중에서 선택되는 적어도 1가지이며, 상기 폴리실록센과 페놀 수지 혼합물, 또는 폴리실록센과 자이렌 수지 혼합물을 사용하는 경우는 열분해 잔유물 중에 Si:C 몰비가 1:1 ~ 1:1
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄화규소 기지상은 조성물 전체를 100 중량부로 하였을 때, 탄화규소 입자 85
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제7항에 있어서, 상기 소결첨가제는 Al2O3, Y2O3를 포함하며, CaO와 열처리에 의해 CaO를 산출하는 물질 중에서 선택되는 적어도 두가지를 더 포함하는, 서로 다른 양이온을 포함하는 구성물질인 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 조성물
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제1항에 있어서, 상기 탄화규소는 0
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탄화규소 전구체, 탄화규소 및 소결첨가제를 소결하여 형성되는 층을 코팅층으로 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자와, 이를 둘러싸는 탄화규소를 기지상으로 구성되며, 상기 코팅층의 소결과정에서의 수축율을 ΔLC 라 하고, 상기 탄화규소 기지상의 소결과정에서의 수축율을 ΔLm으로 하였을 때, 상압소결시 ΔLC 003e#ΔLm인 조건이 만족되는 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 소재
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제10항에 있어서, 상기 소결은 상압소결에 의해 수행되며, 상기 코팅층은 상압소결 공정 후 잔존 기공율이 0% 초과 4% 이하이고, 소결후의 삼층구조 등방성 핵연료 입자는 소재 전체 부피를 기준으로 5 ~ 40 부피%인 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 소재
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(i) 탄화규소 전구체가 포함된 코팅층 조성의 제1혼합물을 제조하는 단계; (ii) 상기 제1혼합물을 사용하여 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 코팅하는 단계;(iii) 탄화규소 기지상 제2혼합물을 제조하는 단계;(iv) 상기 탄화규소 전구체가 포함된 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자와 탄화규소 기지상 제2혼합물을 혼합하여 제3혼합물을 제조하는 단계;(v) 상기 제3혼합물을 이용하여 성형체를 제조하는 단계;(vi) 상기 성형체 중의 탄화규소 전구체를 열분해 하여 가소결체를 제조하는 단계; 및(vii) 상기 열분해 공정을 거친 가소결체를 상압소결하는 단계;를 포함하여 구성되며, 상기 삼층구조 등방성 핵연료 입자 코팅층의 소결과정에서의 수축율을 ΔLC 라 하고, 상기 탄화규소 기지상의 소결과정에서의 수축율을 ΔLm으로 하였을 때, 상압소결시 ΔLC 003e#ΔLm인 조건이 만족되는 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 소재의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 상압소결의 소결 온도범위는 1700 ~ 1800℃인 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 소재의 제조방법
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제13항에 있어서, 상기 상압소결 공정에서 최고온도에서의 유지시간은 0
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제12항에 있어서, 상기 가소결체를 제조하는 단계에서는 탄화규소 전구체의 열분해 부산물로 나오는 기체의 방출에 기인한 성형체의 균열발생을 억제하기 위하여 0
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제12항에 있어서, 상기 가소결체를 제조하는 단계에서,분위기는 상온에서 200℃ 까지는 탄화규소 전구체의 크로스링킹(cross-linking)을 위해서 공기로, 200℃ 에서부터 800 ~ 1400℃의 온도까지는 탄화규소의 산화를 방지하기 위해서 아르곤 가스 분위기로 유지하는 것을 특징으로 하는 기지상보다 수축율이 큰 코팅층을 갖는 삼층구조 등방성 핵연료 입자를 포함하는 완전 세라믹 캡슐형 핵연료 소재의 제조방법
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