KR20230135959A - Stacked combination type pellets and nuclear fuel rod comprising them - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 핵연료봉 안에서 적층된 펠렛은 적층 결합시 결합부의 끼워맞춤 구조를 통해 펠렛 사이에 결합력이 형성됨으로써 펠렛의 횡방향 움직임이 제한되고, 펠렛의 내측에 장입되는 가연성 흡수체의 이탈을 방지할 수 있는 적층 결합형 펠렛 및 이를 포함한 적층 결합형 핵연료를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 피복관의 길이방향을 따라 미리 설정된 형상으로 형성된 결합부를 갖고 피복관의 내측에서 결합부를 통해 적층 결합되는 복수의 펠렛을 포함하며, 결합부는 펠렛의 길이방향을 따라 일측에 볼록 형상으로 형성되는 돌출부, 그리고 펠렛의 길이방향을 따라 돌출부와 대향되는 타측에서 돌출부가 삽입되도록 오목 형상으로 구비되는 결합홈을 포함한다.In one embodiment of the present invention, when the pellets stacked inside the nuclear fuel rod are stacked and joined, a bonding force is formed between the pellets through the fitting structure of the coupling portion, thereby limiting the lateral movement of the pellets and preventing the separation of the combustible absorber charged inside the pellet. The purpose is to provide a stack-bonded pellet that can prevent and a stack-bonded nuclear fuel containing the same. The stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention has a coupling part formed in a preset shape along the longitudinal direction of the cladding tube and includes a plurality of pellets that are stacked and coupled through the coupling part on the inside of the cladding tube, and the coupling part is in the longitudinal direction of the pellets. It includes a protrusion formed in a convex shape on one side along the length of the pellet, and a coupling groove provided in a concave shape to allow the protrusion to be inserted on the other side opposite to the protrusion along the longitudinal direction of the pellet.
Description
본 발명은 적층 결합형 펠렛 및 이를 포함한 적층 결합형 핵연료에 관한 것이다.The present invention relates to stack-bonded pellets and stack-bonded nuclear fuel including the same.
원자력 발전에 사용되는 경수로 핵연료봉은 원통형 이산화우라늄(UO2) 펠렛 수백 개를 약 4m의 지르코늄 피복관 안에 적층된 상태에서 피복관 내부에 헬륨기체를 충전하고 피복관 양끝을 봉단마개로 밀봉 용접한 형태이다. 핵연료봉 내부에는 약 3.6m 길이의 UO2 펠렛 적층구역이 있고, 상부 봉단마개와 적층구역 사이에 장착된 플레넘 스프링이 펠렛의 종방향 움직임을 억제하고 있다. 한편, 펠렛의 횡방향 움직임은 펠렛과 펠렛 사이에 결합이 존재하지 않기 때문에 피복관에 의해서 제한된다.Light water reactor nuclear fuel rods used in nuclear power generation are made by stacking hundreds of cylindrical uranium dioxide (UO 2 ) pellets inside a zirconium cladding tube of about 4 meters, filling the inside of the cladding tube with helium gas, and sealing and welding both ends of the cladding tube with end caps. Inside the nuclear fuel rods, there is a UO 2 pellet stacking zone about 3.6 m long, and a plenum spring mounted between the upper rod plug and the stacking zone suppresses the longitudinal movement of the pellets. Meanwhile, the lateral movement of the pellets is limited by the cladding tube because there is no bond between the pellets.
종래의 가연성 흡수물질 핵연료봉은 이산화우라늄(UO2)과 산화가돌리늄(Gd2O3)를 혼합한 균질 UO2-Gd2O3 펠렛을 포함하고 있는데, 균질 UO2-Gd2O3 펠렛은 UO2 펠렛보다 열전도도 및 용융점이 낮아지는 성능 단점이 있고 또한 UO2 펠렛과 별도의 펠렛 제조시설이 필요하다는 단점이 있다.Conventional combustible absorbent nuclear fuel rods contain homogeneous UO 2 -Gd 2 O 3 pellets mixed with uranium dioxide (UO 2 ) and gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ). It has the performance disadvantage of lower thermal conductivity and melting point than UO 2 pellets, and also requires a separate pellet manufacturing facility from UO 2 pellets.
관련 선행문헌으로 한국등록특허 2,104,711는 "국부의 가연성흡수체를 포함하는 핵연료 소결체"을 개시한다.As a related prior document, Korean Patent No. 2,104,711 discloses “nuclear fuel sintered body containing a local combustible absorber.”
본 발명의 일 실시예는 핵연료봉 안에서 적층된 펠렛은 적층 결합시 결합부의 끼워맞춤 구조를 통해 펠렛 사이에 결합력이 형성됨으로써 펠렛의 횡방향 움직임이 제한되고, 펠렛의 내측에 장입되는 가연성 흡수체의 이탈을 방지할 수 있는 적층 결합형 펠렛 및 이를 포함한 적층 결합형 핵연료를 제공하기 위한 것이다.In one embodiment of the present invention, when the pellets stacked inside the nuclear fuel rod are stacked and joined, a bonding force is formed between the pellets through the fitting structure of the coupling portion, thereby limiting the lateral movement of the pellets and preventing the separation of the combustible absorber charged inside the pellet. The purpose is to provide a stack-bonded pellet that can prevent and a stack-bonded nuclear fuel containing the same.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above tasks, embodiments according to the present invention can be used to achieve other tasks not specifically mentioned.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 피복관의 길이방향을 따라 미리 설정된 형상으로 형성된 결합부를 갖고 피복관의 내측에서 결합부를 통해 적층 결합되는 복수의 펠렛을 포함하며, 결합부는 펠렛의 길이방향을 따라 일측에 볼록 형상으로 형성되는 돌출부, 그리고 펠렛의 길이방향을 따라 돌출부와 대향되는 타측에서 돌출부가 삽입되도록 오목 형상으로 구비되는 결합홈을 포함한다.The stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention has a coupling part formed in a preset shape along the longitudinal direction of the cladding tube and includes a plurality of pellets that are stacked and coupled through the coupling part on the inside of the cladding tube, and the coupling part is in the longitudinal direction of the pellets. It includes a protrusion formed in a convex shape on one side along the length of the pellet, and a coupling groove provided in a concave shape to allow the protrusion to be inserted on the other side opposite to the protrusion along the longitudinal direction of the pellet.
본 발명의 일 실시예는 가연성 흡수체를 포함하는 펠렛을 핵연료봉의 피복관 내에 적층 결합시 이산화우라늄(UO2)과 산화가돌리늄(Gd2O3)을 혼합하지 않기 때문에 별도의 UO2-Gd2O3 펠렛 제조시설이 불필요하고, 열전도도 및 용융점의 하락이 없어 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In one embodiment of the present invention, when uranium dioxide (UO 2 ) and gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) are not mixed when a pellet containing a combustible absorber is stacked and combined within the cladding tube of a nuclear fuel rod, a separate UO 2 -Gd 2 O 3 There is no need for pellet manufacturing facilities, and there is no decrease in thermal conductivity or melting point, which has the effect of improving safety.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가연성 흡수체를 포함한 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 환형 가연성 흡수체를 포함한 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a stack-bonded nuclear fuel including a combustible absorber according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a stack-bonded nuclear fuel including a ring-shaped combustible absorber according to another embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for identical or similar components throughout the specification. Additionally, in the case of well-known and well-known technologies, detailed descriptions thereof are omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
이하에서는 도면들을 참조하여 적층 결합형 펠렛 및 이를 포함한 적층 결합형 핵연료를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a stack-bonded pellet and a stack-bonded nuclear fuel including the same will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 피복관(100)의 길이방향을 따라 미리 설정된 형상으로 형성된 결합부(20)를 갖고 피복관(100)의 내측에서 결합부(20)를 통해 적층 결합되는 복수의 펠렛(10)을 포함한다. 펠렛(10)은 이산화우라늄(UO2)을 포함할 수 있다. 펠렛(10)은 원통형체 또는 원주형체로 형성할 수 있다. 여기서, 결합부(20)는 펠렛(10)의 길이방향을 따라 일측에 볼록 형상으로 형성되는 돌출부(22), 그리고 펠렛(10)의 길이방향을 따라 돌출부(22)와 대향되는 타측에서 돌출부(22)가 삽입되도록 오목 형상으로 구비되는 결합홈(24)을 포함한다.Figure 1 is a diagram illustrating stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention has a coupling portion 20 formed in a preset shape along the longitudinal direction of the cladding tube 100, and a coupling portion (20) on the inside of the cladding tube 100. It includes a plurality of pellets 10 that are stacked and combined through 20). Pellets 10 may include uranium dioxide (UO 2 ). The pellet 10 can be formed as a cylindrical or cylindrical body. Here, the coupling portion 20 has a protrusion 22 formed in a convex shape on one side along the longitudinal direction of the pellet 10, and a protrusion (22) on the other side opposite to the protrusion 22 along the longitudinal direction of the pellet 10. It includes a coupling groove 24 provided in a concave shape so that 22) is inserted.
복수의 펠렛(10)들이 적층시 서로 인접되는 하부 펠렛의 돌출부(22)가 상부 펠렛의 결합홈(24)에 끼워맞춤 구조로 삽입되어 결합될 수 있다. 여기서, 돌출부(22)의 길이는 결합홈(24)의 길이보다 같거나 짧게 형성될 수 있다.When a plurality of pellets 10 are stacked, the protrusions 22 of the lower pellets adjacent to each other may be inserted and coupled to the coupling groove 24 of the upper pellet in a fitting structure. Here, the length of the protrusion 22 may be equal to or shorter than the length of the coupling groove 24.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 펠렛(10) 상단면 중심에 돌출부(22)와 하단면 중심에 결합홈(24)을 구비하며, 핵연료봉의 펠렛(10) 적층구역 중 부분 또는 전체에 끼워맞춤형 결합구조로 복수의 펠렛(10)을 적층할 수 있다. 펠렛(10)의 형상은 피복관(100) 내에서 적층되면 하부 펠렛의 돌출부(22)가 상부 펠렛의 결합홈(24)에 끼워맞춤 구조로 결합될 수 있다. 이와는 반대로 하부 펠렛의 결합홈(24)에 상부 펠렛의 돌출부(22)가 끼워맞춤 구조로 결합될 수도 있다. 돌출부(22)와 결합홈(24)의 끼워맞춤 구조에 의해서 결합된 상부 펠렛과 하부 펠렛은 횡방향 움직임이 자체적으로 구속될 수 있다. 길이방향을 따라 서로 이웃하는 펠렛들간에 끼워맞춤이 없으면 펠렛(10)의 횡방향 움직임은 피복관(100)에 의해서 구속될 수 있다.As described above, the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention has a protrusion 22 at the center of the top surface of the pellets 10 and a coupling groove 24 at the center of the bottom surface, and the stacking area of the pellets 10 of the nuclear fuel rods. A plurality of pellets (10) can be stacked in a fit-fit joint structure in part or the entire part. The shape of the pellets 10 is such that when stacked within the coating tube 100, the protrusions 22 of the lower pellets can be coupled to the coupling grooves 24 of the upper pellets in a fitting structure. Conversely, the protrusion 22 of the upper pellet may be coupled to the coupling groove 24 of the lower pellet in a fitting structure. The lateral movement of the upper and lower pellets coupled by the fitting structure of the protrusion 22 and the coupling groove 24 can be restricted on their own. If there is no fit between neighboring pellets along the longitudinal direction, the lateral movement of the pellets 10 may be restricted by the cladding tube 100.
펠렛(10)은 압축성형 공정을 제외하고는 종래의 펠렛 제조방법과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로는 UO2 분말을 균질 혼합하고, 압축성형하고, 소결하고, 소결체의 원주표면을 연삭하여 제조할 수 있다. 다만, 압축성형 공정에서는 돌출부(22)와 결합홈(24)을 구비한 성형체를 형성하도록 성형몰드를 준비하고, 몰드에 UO2 분말을 장입하고 압축성형한다.Pellets 10 can be manufactured in the same manner as a conventional pellet manufacturing method, except for the compression molding process. Specifically, it can be manufactured by homogeneously mixing UO 2 powder, compression molding, sintering, and grinding the circumferential surface of the sintered body. However, in the compression molding process, a mold is prepared to form a molded body with the protrusion 22 and the coupling groove 24, UO 2 powder is charged into the mold, and compression molding is performed.
통상 펠렛(10)의 중심선 부위는 원주부보다 온도가 높아서 종방향 열팽창이 크기 때문에 이를 수용하기 위한 빈 공간이 필요하다. 종래의 펠렛에서는 디쉬(dish)가 이러한 기능을 한다. Typically, the temperature of the center line of the pellet 10 is higher than that of the circumference, and thus the longitudinal thermal expansion is large, so an empty space is needed to accommodate this. In conventional pellets, a dish performs this function.
본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 펠렛(10)은 결합홈(24)의 높이를 돌출부(22)의 높이보다 크게 하여 펠렛(10)의 종방향 열팽창을 수용할 수 있다. 피복관(100)은 길이(4m)/직경(1cm) 비가 매우 커서 핵연료봉의 제조 또는 운송 중에 작은 하중에도 연료봉 휨이 발생한다. 또한 원자로 연소 중에는 열과 부하에 의해서 핵연료봉 휨(rod bowing)이 발생한다. 과도한 연료봉 휨은 핵연료봉 파손의 원인이 된다. 종래의 펠렛은 적층된 펠렛 사이에 아무런 결합력이 없는 관계로 핵연료봉의 휨에 저항하지 못하고 피복관의 불균일한 횡방향 변위에 맞추어 펠렛들도 불균일하게 제각각 이동하게 된다. 이러한 이동과정 중에 상부 펠렛과 하부 펠렛 사이에 틈새가 형성될 수도 있어 핵연료봉의 파손이 촉진될 수 있다.The stack-bonded pellet 10 according to an embodiment of the present invention can accommodate longitudinal thermal expansion of the pellet 10 by increasing the height of the coupling groove 24 than the height of the protrusion 22. The length (4 m)/diameter (1 cm) ratio of the cladding tube 100 is very large, so fuel rod bending occurs even under a small load during manufacturing or transportation of nuclear fuel rods. Additionally, during reactor combustion, nuclear fuel rod bowing occurs due to heat and load. Excessive fuel rod bending can cause nuclear fuel rod damage. Conventional pellets do not resist bending of the nuclear fuel rods because there is no bonding force between the stacked pellets, and the pellets move unevenly in accordance with the uneven lateral displacement of the cladding tube. During this movement process, a gap may form between the upper pellet and the lower pellet, which may promote damage to the nuclear fuel rods.
본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 피복관(100) 안에 적층된 펠렛(10)들의 횡방향 움직임이 펠렛(10) 사이의 돌출부(22)와 결합홈(24)의 결합에 의해서 제한된다. 연료봉 휨의 결과로 피복관(100)의 횡방향 변위가 일어나더라도 상하로 결합된 펠렛(10)이 자체적으로 피복관(100)의 횡방향 변위를 제한하기 때문에 피복관(100)의 횡방향 변위는 과도하게 진행되지 않는다. 따라서 끼워맞춤 구조로 적층 결합되는 펠렛(10)은 연료봉 휨을 감소할 수 있다.In the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention, the lateral movement of the pellets 10 stacked in the cladding tube 100 is limited by the combination of the protrusion 22 and the coupling groove 24 between the pellets 10. . Even if lateral displacement of the cladding tube 100 occurs as a result of bending of the fuel rod, the lateral displacement of the cladding tube 100 is excessive because the pellets 10 coupled up and down limit the lateral displacement of the cladding tube 100 by themselves. It doesn't progress. Therefore, the pellets 10 that are stacked and joined in a fit structure can reduce fuel rod bending.
핵연료봉을 형성하는 피복관(100)은 약 4m이고, 피복관(100)의 펠렛(10) 적층구역의 전체에 걸쳐서 펠렛(10)을 적층할 수 있다. 다른 방법으로, 핵연료봉의 휨은 종방향의 특정한 부분(지지점에서 멀고 온도가 높은 부위)에서 심하게 발생할 수 있다. 따라서 특정한 부분에 끼워맞춤 구조의 펠렛(10)을 적층하고 나머지 다른 부분에는 종래의 펠렛을 적층할 수 있다.The cladding tube 100 forming the nuclear fuel rod is about 4 m long, and the pellets 10 can be stacked over the entire pellet 10 stacking area of the cladding tube 100. Alternatively, the bending of the fuel rods may occur significantly in certain parts of the longitudinal direction (areas far from the support point and at high temperatures). Therefore, pellets 10 with a fitting structure can be stacked on a specific part, and conventional pellets can be stacked on other parts.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 돌출부(22)와 결합홈(24)을 포함한 결합부(20)를 갖는 펠렛(10)과 별도로 제조되어 펠렛(10)의 적층구조에 결합되는 가연성 흡수체를 더 포함할 수 있다. 여기서, 펠렛(10)은 이산화우라늄(UO2)을 포함하는 끼워맞춤 구조로 형성할 수 있다. 그리고 가연성 흡수체는 이산화우라늄(UO2)과 혼합없이 별도로 제조할 수 있다. 즉, 펠렛(10) 제조와 별도로 가연성 흡수체(예, Gd2O3)를 일반 제조시설에서 준비한다. 펠렛(10)에는 가연성 흡수체가 장입되도록 열린 내부공간 형상의 장입공간이 구비될 수 있다. 여기서, 장입공간은 결합홈(24)을 포함할 수 있다. 또한, 장입공간은 결합홈(24)과 별도로 구비될 수 있다. 장입공간은 펠렛(10)의 상단면 또는 하단면의 특정한 영역에 형성할 수 있다. 가연성 흡수체는 장입공간의 크기에 맞도록 제조되고, 피복관(100) 안에 펠렛(10)을 적층하는 동안 장입공간에 가연성 흡수체를 장입하고 상측과 하측의 펠렛(10) 적층 결합구조로 장입공간을 가둔다. Meanwhile, the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention is manufactured separately from the pellet 10, which has a coupling portion 20 including a protrusion 22 and a coupling groove 24, and is bonded to the stack structure of the pellet 10. It may further include a flammable absorber. Here, the pellet 10 may be formed into a fitting structure containing uranium dioxide (UO 2 ). And the combustible absorber can be manufactured separately without mixing with uranium dioxide (UO 2 ). That is, separately from the production of the pellet 10, a flammable absorber (eg, Gd 2 O 3 ) is prepared in a general manufacturing facility. The pellet 10 may be provided with a charging space in the shape of an open internal space to allow the combustible absorbent to be charged. Here, the charging space may include a coupling groove 24. Additionally, the charging space may be provided separately from the coupling groove 24. The charging space can be formed in a specific area on the top or bottom surface of the pellet 10. The combustible absorber is manufactured to fit the size of the charging space, and while the pellets (10) are stacked in the cladding pipe (100), the combustible absorber is charged into the charging space and the charging space is confined by a stacked joint structure of the upper and lower pellets (10). .
상기한 바와 같이 핵연료봉의 피복관(100) 내측에 펠렛(10)을 적층하는 동안 펠렛(10)의 장입공간에 가연성 흡수체를 장입하고 상측과 하측의 펠렛(10)으로 가연성 흡수체를 가둔 핵연료봉을 형성할 수 있다. 핵연료봉 안에 적층된 펠렛(10)은 상측 펠렛과 하측 펠렛의 끼워맞춤 결합에 의해서 각각의 펠렛(10) 사이에 결합력이 형성됨으로써 펠렛(10)의 횡방향 움직임이 제한될 수 있다. 따라서 가연성 흡수체의 외부 이탈을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 가연성 흡수체를 포함한 적층 결합형 핵연료는 UO2와 Gd2O3를 혼합하지 않기 때문에 별도의 UO2-Gd2O3 펠렛 제조시설이 필요치 않다. 또한 가연성 흡수체(Gd2O3) 첨가로 인한 UO2의 열전도도 및 용융점 감소도 없어 안전성을 향상시킬 수 있다.As described above, while stacking the pellets 10 inside the coating tube 100 of the nuclear fuel rod, a combustible absorber is charged into the charging space of the pellet 10, and a nuclear fuel rod containing the combustible absorber is formed with the upper and lower pellets 10. can do. The pellets 10 stacked inside the nuclear fuel rod may have a bonding force formed between each pellet 10 by fitting the upper pellet and the lower pellet, thereby limiting the lateral movement of the pellet 10. Therefore, it is possible to prevent the flammable absorber from leaving the outside. According to an embodiment of the present invention, the stack-bonded nuclear fuel including a combustible absorber does not mix UO 2 and Gd 2 O 3 and therefore does not require a separate UO 2 -Gd 2 O 3 pellet manufacturing facility. In addition, safety can be improved because there is no decrease in thermal conductivity and melting point of UO 2 due to the addition of combustible absorber (Gd 2 O 3 ).
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가연성 흡수체를 포함한 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 환형 가연성 흡수체를 포함한 적층 결합형 핵연료를 도시한 도면이다. 도 2와 도 3을 참조하여 돌출부 및 결합홈을 구비한 펠렛과 가연성 흡수체를 포함하는 적층 결합형 핵연료를 구체적인 실시예를 들어 설명한다.Figure 2 is a diagram showing a stack-bonded nuclear fuel including a combustible absorber according to another embodiment of the present invention, and Figure 3 is a diagram showing a stack-bonded nuclear fuel including a circular combustible absorber according to another embodiment of the present invention. am. With reference to FIGS. 2 and 3 , a stack-bonded nuclear fuel including a pellet with protrusions and coupling grooves and a combustible absorber will be described with reference to specific examples.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가연성 흡수체(30)를 포함한 적층 결합형 핵연료는 펠렛(10a)의 상단면 중심에 결합홈(24a)과 하단면의 중심에 돌출부(22a)을 구비하고 결합홈(24a)의 높이는 돌출부(22a)의 높이보다 더 크게 구비되도록 형성할 수 있다. 즉, 돌출부(22a)의 길이는 결합홈(24a)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 그리고 복수의 펠렛(10a)과 별도로 형성되며, 결합부(20a)를 통해 적층 결합되는 복수의 펠렛(10a) 사이에 결합되는 가연성 흡수체(30)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 가연성 흡수체(30)는 가돌리늄(Gd, gadolinium), 보론(B, boron) 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 가연성 흡수체(30)는 결합홈(24a)에 끼워맞춤 구조로 결합되어 결합홈(24a)의 내측에 삽입될 수 있다. 여기서, 가연성 흡수체(30)의 길이는 결합홈(24a) 길이에서 돌출부(22a)의 길이를 제한 길이와 같거나 작게 형성될 수 있다.First, referring to FIG. 2, the stack-bonded nuclear fuel including the combustible absorber 30 according to another embodiment of the present invention has a coupling groove 24a at the center of the upper surface of the pellet 10a and a protrusion (24a) at the center of the lower surface. 22a), and the height of the coupling groove 24a may be greater than the height of the protrusion 22a. That is, the length of the protrusion 22a may be shorter than the length of the coupling groove 24a. It may further include a flammable absorber 30 that is formed separately from the plurality of pellets 10a and is coupled between the plurality of pellets 10a stacked and coupled through the coupling portion 20a. Here, the flammable absorber 30 may include at least one of gadolinium (Gd) and boron (B). The combustible absorber 30 may be coupled to the coupling groove 24a in a fitting structure and inserted into the coupling groove 24a. Here, the length of the combustible absorber 30 may be equal to or smaller than the length of the coupling groove 24a limited by the length of the protrusion 22a.
핵연료봉의 펠렛(10a) 적층구역 중 부분 또는 전체에 펠렛(10a)을 적층하면서 결합홈(24a) 공간에 가연성 흡수체(30)를 장입하고, 위 또는 아래 펠렛의 돌출부(22a)를 이용해서 가연성 흡수체(30)를 펠렛(10a)의 결합홈(24a) 영역에 가둔 적층 결합형 핵연료를 형성한다. The combustible absorber 30 is loaded into the space of the coupling groove 24a while stacking the pellets 10a on part or all of the pellet 10a stacking area of the nuclear fuel rod, and the combustible absorber 30 is installed using the protrusion 22a of the upper or lower pellet. (30) is confined in the coupling groove (24a) area of the pellet (10a) to form a stacked bonded nuclear fuel.
핵연료봉 안에서 복수의 펠렛(10a)들이 적층되면 서로 이웃하는 펠렛(10a) 중 상부 펠렛의 돌출부(22a)가 하부 펠렛의 결합홈(24a)에 끼워맞춤 구조로 결합될 수 있다. 이와 반대 방향으로 상부 펠렛의 결합홈(24a)에 하부 펠렛의 돌출부(22a)가 끼워맞춤 구조로 결합될 수도 있다. 여기서, 펠렛(10a)에 형성되는 돌출부(22a)는 가연성 흡수체(30)를 결합홈(24a) 안에 가두는 마개 기능을 함으로써 가연성 흡수체(30)가 결합홈(24a) 내에 삽입된 상태를 유지할 수 있으며, 가연성 흡수체(30)의 외부 이탈을 방지할 수 있다. 또한 끼워맞춤에 의해서 결합된 상부 펠렛과 하부 펠렛은 마치 하나의 몸체처럼 움직임이 일어나게 되므로 상부 펠렛과 하부 펠렛 사이에 틈새가 형성되기 어렵다. 따라서 가연성 흡수체(30)가 결합홈(24a)에서 이탈하더라도 상부 펠렛과 하부 펠렛 사이의 틈새를 통한 이탈을 방지할 수 있다. 즉, 복수의 펠렛(10a)들이 적층시 서로 인접되는 상부 펠렛의 돌출부(22a)가 하부 펠렛의 결합홈(24a)에 끼워맞춤 구조로 삽입되어 가연성 흡수체(30)의 외부 이탈을 방지할 수 있다.When a plurality of pellets 10a are stacked in a nuclear fuel rod, the protrusion 22a of the upper pellet among the neighboring pellets 10a may be coupled to the coupling groove 24a of the lower pellet in a fitting structure. In the opposite direction, the protrusion 22a of the lower pellet may be coupled to the coupling groove 24a of the upper pellet in a fitting structure. Here, the protrusion 22a formed on the pellet 10a functions as a stopper to confine the combustible absorber 30 within the coupling groove 24a, thereby maintaining the combustible absorber 30 inserted into the coupling groove 24a. It is possible to prevent the flammable absorber 30 from leaving the outside. In addition, the upper and lower pellets joined by fitting move as if they were one body, so it is difficult for a gap to form between the upper and lower pellets. Therefore, even if the combustible absorber 30 leaves the coupling groove 24a, it can be prevented from leaving through the gap between the upper pellet and the lower pellet. That is, when a plurality of pellets 10a are stacked, the protrusions 22a of the upper pellet adjacent to each other are inserted into the coupling groove 24a of the lower pellet in a fitting structure to prevent the combustible absorber 30 from being separated from the outside. .
가연성 흡수체(30)는 열중성자를 흡수하는 능력이 뛰어나서 핵연료 주기 초에 잉여 반응도를 낮추는 기능을 한다. 따라서 핵연료봉 첨두출력을 낮추고 핵연료 안전성을 향상하는 효과가 있다. 그러나 가연성 흡수체(30)가 원래의 위치에서 이탈하면 역기능으로 인해서 핵연료 안전성이 심각하게 훼손된다. 따라서 가연성 흡수체(30)의 위치를 핵연료봉 안에서 고정하는 것은 기술적으로 매우 중요하다. 가연성 흡수체(30)는 Gd 화합물 또는 보론 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다. The combustible absorber 30 has an excellent ability to absorb thermal neutrons and functions to reduce excess reactivity at the beginning of the nuclear fuel cycle. Therefore, it has the effect of lowering the peak power of the nuclear fuel rod and improving nuclear fuel safety. However, if the combustible absorber 30 deviates from its original position, nuclear fuel safety is seriously damaged due to adverse function. Therefore, it is technically very important to fix the position of the combustible absorber 30 within the nuclear fuel rod. The combustible absorber 30 may include one or more Gd compounds or boron compounds.
종래의 UO2-Gd2O3 펠렛은 혼합, 성형 및 소결 방법으로 Gd2O3의 위치를 고정하였다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 펠렛(10a)에 결합홈(24a)을 형성하고 Gd2O3을 결합홈(24a)에 장입하고 상부 펠렛 또는 하부 펠렛의 돌출부(22a)가 결합홈(24a)의 마개 기능을 한다. 또한 상부 펠렛과 하부 펠렛 사이에 틈새를 형성하지 않게 함으로써 가연성 흡수체(30)의 이탈을 방지한다.In the conventional UO 2 -Gd 2 O 3 pellet, the position of Gd 2 O 3 was fixed by mixing, molding, and sintering methods. On the other hand, a coupling groove (24a) is formed in the pellet (10a) according to an embodiment of the present invention, Gd 2 O 3 is charged into the coupling groove (24a), and the protrusion (22a) of the upper pellet or lower pellet is connected to the coupling groove (24a). ) functions as a stopper. Additionally, separation of the combustible absorber 30 is prevented by preventing a gap from being formed between the upper pellet and the lower pellet.
결합홈(24a) 및 돌출부(22a)를 구비한 펠렛(10a)에서 결합홈(24a)은 원통형이고 펠렛(10a)이 건전성을 유지하도록 크기와 형상이 결정될 수 있다. 결합홈(24a)의 부피는 원통형 펠렛(10a)의 약 40% 이하로 형성할 수 있다. 결합홈(24a)의 직경은 펠렛(10a) 직경의 20%~80%, 결합홈(24a)의 높이는 펠렛(10a) 높이의 50% 이하가 되도록 형성할 수 있다. 결합홈(24a)은 펠렛(10a)의 상단면 혹은 하단면에 형성할 수 있지만 상단면에 형성하는 것이 핵연료봉 안에서 가연성 흡수체(30)의 이탈을 제한하는데 유리하다. In the pellet 10a having a coupling groove 24a and a protrusion 22a, the coupling groove 24a is cylindrical, and the size and shape can be determined so that the pellet 10a maintains its integrity. The volume of the coupling groove (24a) can be formed to be less than about 40% of the cylindrical pellet (10a). The diameter of the coupling groove (24a) can be formed to be 20% to 80% of the diameter of the pellet (10a), and the height of the coupling groove (24a) can be formed to be less than 50% of the height of the pellet (10a). The coupling groove 24a can be formed on the upper or lower surface of the pellet 10a, but forming it on the upper surface is advantageous for limiting the separation of the combustible absorber 30 within the nuclear fuel rod.
펠렛(10a)에서 결합홈(24a)의 높이는 돌출부(22a)의 높이 외에도 가연성 흡수체(30)의 크기를 수용할 수 있도록 결정될 수 있다. 또한 펠렛(10a)의 중심선 부위는 원주부위보다 온도가 높아서 종방향 열팽창이 크기 때문에 이를 수용하기 위한 여분의 공간이 필요하다. 펠렛(10a)에서는 결합홈(24a)의 높이를 조절하여 종방향 열팽창을 수용할 수 있다. The height of the coupling groove 24a in the pellet 10a may be determined to accommodate the size of the combustible absorber 30 in addition to the height of the protrusion 22a. In addition, the center line area of the pellet 10a has a higher temperature than the circumferential area, so the longitudinal thermal expansion is large, so extra space is needed to accommodate this. In the pellet 10a, longitudinal thermal expansion can be accommodated by adjusting the height of the coupling groove 24a.
펠렛(10a)의 제조는 성형공정을 제외하고는 종래의 펠렛의 제조공정과 동일한 제조공정으로 제조할 수 있다. UO2 분말을 균질 혼합하고, 압축성형하고, 소결하고, 소결체의 원주표면을 연삭하여 제조한다. 다만, 압축성형 공정에서는 열린 공간과 돌출부(22a) 및 결합홈(24a)을 구비한 성형체가 제조되도록 성형몰드를 준비하고, 몰드에 UO2 분말을 장입하고 압축성형 한다. The pellet 10a can be manufactured using the same manufacturing process as the conventional pellet manufacturing process, except for the molding process. It is manufactured by homogeneously mixing UO 2 powder, compression molding, sintering, and grinding the circumferential surface of the sintered body. However, in the compression molding process, a mold is prepared to manufacture a molded body with an open space, a protrusion 22a, and a coupling groove 24a, UO 2 powder is charged into the mold, and compression molding is performed.
가연성 흡수체(30)는 Gd 화합물 또는 보론 화합물을 하나 이상 포함한 것이고, 펠렛(10a)과 별도로 일반적인 제조시설에서 분말혼합, 압축성형, 소결공정을 통해서 제조할 수 있다. 따라서 종래 균질 UO2-Gd2O3 펠렛의 제조에 필수적인 특수한 고가의 핵물질 취급시설이 필요없게 되어 핵연료 비용이 크게 절약할 수 있는 장점이 있다. The flammable absorber 30 contains one or more Gd compounds or boron compounds, and can be manufactured separately from the pellet 10a through powder mixing, compression molding, and sintering processes in a general manufacturing facility. Therefore, there is an advantage that nuclear fuel costs can be greatly reduced by eliminating the need for special expensive nuclear material handling facilities required for the production of conventional homogeneous UO 2 -Gd 2 O 3 pellets.
종래의 균질 UO2-Gd2O3 펠렛은 중심선 고온부의 용융 우려 때문에 Gd2O3 함량을 약 8중량 % 이내로 제한하고 있으나 실시예에서 제공하는 핵연료봉은 가연성 흡수체(30)를 UO2와 혼합하지 않기 때문에 펠렛(10a)의 용융점 하락이 없다. 따라서 제한치보다 더 많은 Gd2O3 양을 장입할 수 있어 가연성 흡수봉 연료봉의 성능을 향상시킬 수 있다. 가연성 흡수체(30)의 장입량의 증감은 결합홈(24a)의 깊이와 직경을 조절하는 방법으로 가능하다.Conventional homogeneous UO 2 -Gd 2 O 3 pellets limit the Gd 2 O 3 content to about 8% by weight due to concerns about melting of the high temperature part of the center line, but the nuclear fuel rod provided in the example does not mix the combustible absorber 30 with UO 2 Therefore, there is no decrease in the melting point of the pellet (10a). Therefore, a larger amount of Gd 2 O 3 than the limit can be charged, thereby improving the performance of the combustible absorption rod fuel rod. The amount of combustible absorber 30 charged can be increased or decreased by adjusting the depth and diameter of the coupling groove 24a.
종래의 균질 UO2-Gd2O3 펠렛은 UO2 펠렛에 비하여 열전도도가 떨어지고 용융점이 낮아지는 단점이 있어 부득이 U-235 농축도를 1~3 중량 %로 낮추어 핵연료봉 출력을 낮게 제한하고 있다. 농축도가 낮아지면 핵연료봉당 발생열이 감소하게 되어 경제적 손실을 피할 수 없다. 이와는 달리 본 발명의 실시예에 따른 펠렛(10a)은 UO2와 Gd2O3가 화학적 또는 물리적으로 전혀 혼합되어 있지 않기 때문에 U-235 농축도를 통상 펠렛 수준인 4.5중량 % 까지 높일 수 있다. 따라서 Gd2O3 사용에 따른 경제적 손실을 회복할 수 있다. Conventional homogeneous UO 2 -Gd 2 O 3 pellets have the disadvantage of lower thermal conductivity and lower melting point compared to UO 2 pellets, so the U-235 enrichment is inevitably lowered to 1 to 3% by weight, thereby limiting the nuclear fuel rod output to a low level. As the enrichment level decreases, the heat generated per nuclear fuel rod decreases, making economic losses unavoidable. In contrast, in the pellet 10a according to an embodiment of the present invention, UO 2 and Gd 2 O 3 are not mixed at all chemically or physically, so the concentration of U-235 can be increased to 4.5% by weight, which is the level of a typical pellet. Therefore, economic losses resulting from the use of Gd 2 O 3 can be recovered.
종래의 가연성 흡수체(IFBA ; Integral Fuel Burnable Absorber)는 붕화 지르코늄(ZrB2)를 원통형 UO2의 원주표면에 코팅하여 하나의 펠렛을 제조한 후 피복관(100)에 장입하여 핵연료봉을 제조하고 있다. ZrB2 코팅층 두께에 제한이 있어 펠렛 당 보론의 양이 제한되나, 본 발명의 실시예에 따른 펠렛(10a)은 결합홈(24a) 내부에 더 많은 보론을 장입할 수 있다.The conventional Integral Fuel Burnable Absorber (IFBA) manufactures a nuclear fuel rod by coating zirconium boride (ZrB 2 ) on the circumferential surface of a cylindrical UO 2 to produce one pellet and then charging it into the cladding tube 100. There is a limit to the thickness of the ZrB 2 coating layer, so the amount of boron per pellet is limited, but the pellet 10a according to an embodiment of the present invention can have more boron charged inside the coupling groove 24a.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 환형 가연성 흡수체(40)를 포함한 적층 결합형 핵연료는 펠렛(10b)의 상단면 중심에 돌출부(22b)와 하단면의 중심에 결합홈(24b2)을 구비하고 상단면 돌출부(22b)와 펠렛(10b) 직경 사이에 환형홈(24b1)을 구비한 끼워맞춤 구조로 펠렛(10b)을 형성한다. 즉, 결합부(20b)는 돌출부(22b)가 구비된 펠렛(10b)의 일측에서 돌출부(22b)와 펠렛(10b)의 직경 사이에 구비되는 환형홈(24b1)을 더 포함할 수 있다. 가연성 흡수체는 환형홈(24b1)의 형상에 대응하여 크기를 갖고 환형홈(24b1)에 삽입되도록 환형으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the stack-bonded nuclear fuel including the annular combustible absorber 40 according to another embodiment of the present invention has a protrusion 22b at the center of the upper surface of the pellet 10b and a coupling groove at the center of the lower surface. The pellet (10b) is formed with a fitting structure including 24b2) and an annular groove (24b1) between the top surface protrusion (22b) and the diameter of the pellet (10b). That is, the coupling portion 20b may further include an annular groove 24b1 provided between the diameter of the protrusion 22b and the pellet 10b on one side of the pellet 10b provided with the protrusion 22b. The combustible absorber may have a size corresponding to the shape of the annular groove 24b1 and may be formed in an annular shape to be inserted into the annular groove 24b1.
핵연료봉의 펠렛(10b) 적층구역 중 부분 또는 전체에 끼워맞춤형 펠렛(10b)을 적층하면서 환형홈(24b1)에 맞도록 환형 가연성 흡수체(40)를 장입하고, 서로 이웃하는 펠렛(10b) 중 상부 펠렛을 이용해서 환형 가연성 흡수체(40)를 펠렛(10b)의 상단면 환형홈(24b1)에 가둔 적층 결합형 핵연료를 형성한다.While stacking the fit-fitting pellets (10b) in part or all of the pellet (10b) stacking area of the nuclear fuel rod, the annular combustible absorber (40) is charged to fit into the annular groove (24b1), and the upper pellet among the neighboring pellets (10b) The annular combustible absorber 40 is confined in the annular groove 24b1 on the top surface of the pellet 10b to form a stacked bonded nuclear fuel.
환형홈(24b1)의 외경은 펠렛(10b)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 환형홈(24b1)의 외경이 펠렛(10b) 직경과 같아지면 가연성 흡수 물질이 피복관(100)과 펠렛(10b) 사이의 간극으로 유출될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해서는 환형홈(24b1)의 외경은 펠렛(10b) 직경보다 작아야 한다. 그리고 환형홈(24b1)의 내경은 돌출부(22b)의 직경보다 크거나 같고, 환형홈(24b1)의 높이는 펠렛(10b) 높이의 50% 이하로 설정할 수 있다.The outer diameter of the annular groove 24b1 may be smaller than the diameter of the pellet 10b. If the outer diameter of the annular groove (24b1) becomes the same as the diameter of the pellet (10b), the combustible absorbent material may leak into the gap between the cladding tube (100) and the pellet (10b). To prevent this, the outer diameter of the annular groove (24b1) is It must be smaller than the diameter of the pellet (10b). In addition, the inner diameter of the annular groove (24b1) is greater than or equal to the diameter of the protrusion (22b), and the height of the annular groove (24b1) can be set to 50% or less of the height of the pellet (10b).
복수의 펠렛(10b)들이 핵연료봉 안에서 피복관(100)의 길이방향을 따라 적층되면 서로 이웃하는 펠렛(10b) 중 하부 펠렛의 돌출부(22b)가 상부 펠렛의 결합홈(24b2)에 끼워맞춤 구조로 결합될 수 있다. 이와 반대 방향으로 하부 펠렛의 결합홈(24b2)에 상부 펠렛의 돌출부(22b)가 끼워맞춤 구조로 결합될 수도 있다. 서로 이웃하는 펠렛(10b)의 끼워맞춤 구조에 의해서 결합된 상부 펠렛과 하부 펠렛은 마치 하나의 몸체처럼 횡방향 움직임이 일어나게 되므로 상부 펠렛과 하부 펠렛 사이에 틈새가 형성되기 어렵다. 따라서 돌출부(22b)와 결합홈(24b2)의 끼워맞춤 구조와 환형홈(24b1)에 삽입된 환형 가연성 흡수체(40)의 결합구조를 통해 환형 가연성 흡수체(40)의 외부 이탈은 방지될 수 있다.When a plurality of pellets (10b) are stacked in the nuclear fuel rod along the longitudinal direction of the cladding tube (100), the protrusion (22b) of the lower pellet among the neighboring pellets (10b) is fitted into the coupling groove (24b2) of the upper pellet. can be combined In the opposite direction, the protrusion 22b of the upper pellet may be coupled to the coupling groove 24b2 of the lower pellet in a fitting structure. The upper and lower pellets joined by the fitting structure of the neighboring pellets 10b move laterally as if they were one body, so it is difficult for a gap to form between the upper and lower pellets. Therefore, external separation of the annular combustible absorber 40 can be prevented through the fitting structure of the protrusion 22b and the coupling groove 24b2 and the coupling structure of the annular combustible absorber 40 inserted into the annular groove 24b1.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 펠렛 상단면 중심에 볼록하게 구비된 돌출부(22b)와 하단면 중심에 오목하게 구비된 결합홈(24b2)을 통해 서로 이웃한 펠렛들이 끼워맞춤 구조로 결합되고, 펠렛과 별도로 형성되는 가연성 흡수체가 외부 이탈 방지구조로 적층되는 펠렛의 사이에 결합됨에 따라 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, in the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention, pellets adjacent to each other are formed through a protrusion 22b provided convexly at the center of the top surface of the pellet and a coupling groove 24b2 provided concavely at the center of the bottom surface. The following effects can be obtained by combining the combustible absorber, which is combined in a fitting structure and formed separately from the pellets, between the pellets stacked in an external separation prevention structure.
본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 가연성 흡수체가 핵물질과 혼합되지 않았기 때문에 핵물질 취급 및 제조시설에 대한 경제적인 비용을 크게 낮출 수 있다. 핵연료 생산자가 종래의 균질 UO2-Gd2O3 펠렛의 제조하려면, UO2 펠렛의 제조시설 외에도 별도로 UO2-Gd2O3 펠렛의 제조에 필요한 특수 핵물질 취급 장비 및 시설을 구축 및 운영해야만 한다. 따라서 UO2-Gd2O3 펠렛의 제조 제조비용이 크게 높아진다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 적층 결합형 핵연료는 끼워맞춤 구조의 펠렛과 가연성 흡수체를 이용하여 UO2-Gd2O3 펠렛의 제조시설이 없어도 동일한 기능과 성능을 구비한 핵연료봉을 제조할 수 있어 핵연료 제조시설 구축 및 운영 비용을 크게 절감할 수 있다.The stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention can greatly reduce the economic costs for nuclear material handling and manufacturing facilities because the combustible absorber is not mixed with nuclear material. In order for nuclear fuel producers to manufacture conventional homogeneous UO 2 -Gd 2 O 3 pellets, in addition to the UO 2 pellet manufacturing facilities, they must separately build and operate special nuclear material handling equipment and facilities necessary for manufacturing UO 2 -Gd 2 O 3 pellets. do. Therefore, the manufacturing cost of manufacturing UO 2 -Gd 2 O 3 pellets increases significantly. However, the stack-bonded nuclear fuel according to an embodiment of the present invention uses pellets and combustible absorbers of a fitting structure to manufacture nuclear fuel rods with the same function and performance even without a UO 2 -Gd 2 O 3 pellet manufacturing facility. This can significantly reduce the costs of building and operating nuclear fuel manufacturing facilities.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.
10 ; 펠렛
20 ; 결합부
22 ; 돌출부
24 ; 결합홈
24b1 ; 환형홈
30 ; 가연성 흡수체
40 ; 환형 가연성 흡수체
100 ; 피복관10 ; pellet 20 ; joint
22 ; protrusion 24 ; Combined groove
24b1 ; Annular groove 30; combustible absorber
40 ; Annular combustible absorber 100; cladding tube
Claims (17)
상기 결합부는
상기 펠렛의 길이방향을 따라 일측에 볼록 형상으로 형성되는 돌출부, 그리고
상기 펠렛의 길이방향을 따라 상기 돌출부와 대향되는 타측에서 상기 돌출부가 삽입되도록 오목 형상으로 구비되는 결합홈을 포함하는 적층 결합형 핵연료.It has a coupling part formed in a preset shape along the longitudinal direction of the cladding tube and includes a plurality of pellets that are stacked and joined through the coupling part on the inside of the cladding tube,
The coupling part
A protrusion formed in a convex shape on one side along the longitudinal direction of the pellet, and
Stack-coupled nuclear fuel including a coupling groove provided in a concave shape to insert the protrusion on the other side opposite the protrusion along the longitudinal direction of the pellet.
상기 펠렛은 이산화우라늄(UO2)을 포함하는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 1:
The pellet is a stacked coupled nuclear fuel containing uranium dioxide (UO 2 ).
상기 복수의 펠렛들이 적층시 서로 인접되는 상부 펠렛의 결합홈에 하부 펠렛의 돌출부가 끼워맞춤 구조로 삽입되어 결합되거나, 상부 펠렛의 돌출부가 하부 펠렛의 결합홈에 끼워맞춤 구조로 삽입되어 결합되는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 1:
When the plurality of pellets are stacked, the protrusions of the lower pellets are inserted into the coupling grooves of the adjacent upper pellets to be joined in a fitting structure, or the protrusions of the upper pellets are inserted into the coupling grooves of the lower pellets to be joined in a fitting structure. Combined nuclear fuel.
상기 돌출부의 길이는 상기 결합홈의 길이보다 같거나 짧은 적층 결합형 핵연료.In paragraph 3,
Stack-coupled nuclear fuel wherein the length of the protrusion is equal to or shorter than the length of the coupling groove.
상기 복수의 펠렛과 별도로 형성되며, 상기 결합부를 통해 적층 결합되는 상기 복수의 펠렛 사이에 결합되는 가연성 흡수체를 더 포함하는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 3,
Stack-bonded nuclear fuel further comprising a combustible absorber that is formed separately from the plurality of pellets and is bonded between the plurality of pellets that are stacked and bonded through the coupling portion.
상기 가연성 흡수체는 가돌리늄(Gd), 보론(B) 중 적어도 1종 이상을 포함하는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 5,
The combustible absorber is a stack-bonded nuclear fuel containing at least one of gadolinium (Gd) and boron (B).
상기 돌출부의 길이는 상기 결합홈의 길이보다 짧은 적층 결합형 핵연료.In paragraph 5,
Stack-coupled nuclear fuel wherein the length of the protrusion is shorter than the length of the coupling groove.
상기 가연성 흡수체는 상기 결합홈에 끼워맞춤 구조로 결합되어 상기 결합홈의 내측에 삽입되는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 7:
The combustible absorber is coupled to the coupling groove in a fitting structure and is inserted into the coupling groove.
상기 가연성 흡수체의 길이는 상기 결합홈 길이에서 상기 돌출부의 길이를 제한 길이와 같거나 짧은 적층 결합형 핵연료.In paragraph 8:
The length of the combustible absorber is equal to or shorter than the length of the protrusion minus the length of the coupling groove.
상기 복수의 펠렛들이 적층시 서로 인접되는 상부 펠렛의 돌출부가 하부 펠렛의 결합홈에 끼워맞춤 구조로 삽입되어 상기 가연성 흡수체의 외부 이탈을 방지하는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 9:
Stack-bonded nuclear fuel in which the protrusions of the upper pellets adjacent to each other when the plurality of pellets are stacked are inserted into the coupling groove of the lower pellet in a fitting structure to prevent the combustible absorber from being separated from the outside.
상기 결합부는 상기 돌출부가 구비된 상기 펠렛의 일측에서 상기 돌출부와 상기 펠렛의 직경 사이에 구비되는 환형홈을 더 포함하는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 5,
The coupling portion further includes an annular groove provided between the diameter of the pellet and the protrusion on one side of the pellet provided with the protrusion.
상기 가연성 흡수체는 상기 환형홈의 형상에 대응하여 크기를 갖고 상기 환형홈에 삽입되도록 환형으로 형성되는 적층 결합형 핵연료.In paragraph 11:
The combustible absorber has a size corresponding to the shape of the annular groove and is formed in an annular shape to be inserted into the annular groove.
상기 환형홈의 외경은 상기 펠렛의 직경보다 작은 적층 결합형 핵연료.In paragraph 12:
Stack-bonded nuclear fuel wherein the outer diameter of the annular groove is smaller than the diameter of the pellet.
상기 환형홈의 내경은 상기 돌출부의 직경보다 크거나 같은 적층 결합형 핵연료.In paragraph 13:
Stack-bonded nuclear fuel wherein the inner diameter of the annular groove is greater than or equal to the diameter of the protrusion.
상기 결합부는
상기 펠렛의 길이방향을 따라 일측에 볼록 형상으로 형성되는 돌출부, 그리고
상기 펠렛의 길이방향을 따라 상기 돌출부와 대향되는 타측에서 상기 돌출부가 삽입되도록 오목 형상으로 구비되는 결합홈을 포함하는 적층 결합형 펠렛.It has a coupling portion formed in a preset shape along the longitudinal direction and includes pellets formed into a laminated bonding structure through the coupling portion,
The coupling part
A protrusion formed in a convex shape on one side along the longitudinal direction of the pellet, and
A stacked combined pellet comprising a coupling groove provided in a concave shape so that the protrusion is inserted on the other side opposite the protrusion along the longitudinal direction of the pellet.
상기 펠렛은 이산화우라늄(UO2)을 포함하는 적층 결합형 펠렛.In paragraph 15:
The pellet is a stack-bonded pellet containing uranium dioxide (UO 2 ).
상기 돌출부의 길이는 상기 결합홈의 길이보다 같거나 짧은 적층 결합형 펠렛.In paragraph 15:
A stacked combined pellet wherein the length of the protrusion is equal to or shorter than the length of the coupling groove.
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| WO2025080050A1 (en) | 2023-10-12 | 2025-04-17 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery cell and battery pack and vehicle including battery cell |
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