비산화물 세라믹 핵연료 : 특성, 제조 및 성능

현재 원자력발전에 사용되는 핵연료는 산화물 핵연료가 그 주종을 이루고 있다. 특히, 고속증식로용 핵연료로는 최근까지 혼합산화물 핵연료가 개발, 사용되어 왔다. 그러나 이 산화물 핵연료 못지 않게 경제성 및 안전성 관점에서 이를 능가할 수 있는 핵연료 재료로서 탄화물 및 질화물 등의 비산화물 세라믹 핵연료도 그 동안 꾸준히 연구되어 왔으며, 최근 들어서는 새로운 개념의 Pu 혹은 Minor Actinide burning용 핵연료 후보재료로도 각광을 받고 있다. 이들 비산화물 세라믹 핵연료는 산화물 핵연료에 비해 증식능력이 좋아, 특히 8~12년의 증배시간을 갖는 고속증식로 개발의 가능성을 보여준다. 이는 그 특성이 산화물 핵연료의 경우에 비해 더 높은 중금속(Heavy Metal) 밀도와 열전도도를 갖는 장점 때문이며, 이로 인해 높은 선출력(linear power)을 낼 수 있어 소형 노심의 설계가 가능하다. 본 고에서는 고속증식로 뿐만 아니라 다른 형태의 원자로에의 사용에서도 그 응용가치와 개발의 여지가 충분히 있는 비산화물 세라믹 핵연료의 기초특성, 제조기술, 그리고 그 성능에 대하여 비교, 분석함으로써 앞으로의 핵연료 개발연구에 보다 효율적이고 다양한 방향을 제시하고자 하였다.