Gd-doped UO₂의 상분리 및 UO₂에 고용된 Gd 함량 측정

무게 비로 6%의 Gd가 치환된 이산화 우라늄, (U 0.913 Gd 0.087 )O₂를 475℃ 공기 분위기에서 산화시키고 1300℃ 공기 분위기에서 열처리시킬 때 변화하는 결정 구조, 형상 등을 XRD, SEM 및 EPMA등을 이용하여 관찰하였다. 입방계 구조의 (U 0.913 Gd 0.087 )O₂는 475℃ 공기 분위기에서 사방정계 구조의 (U 0.913 Gd 0.087 )₃O 8 로 산화되었다. 저온 산화에 의해 생성된 사방정계 상은 1300℃의 고온에서 열처리하는 동안 사방정계 상과 입방정계 상으로 다시 분리되었다. XRD와 EPMA 관찰결과, 분리된 사방정계 상과 입방정계 상은 각각 U₃O 8 과 (U 0.67 Gd 0.33 )O 2+x 인 것을 확인하였다. 여러 조성의 Gd가 치환된 이산화 우라늄을 동일한 조건에서 열처리할 때 변화하는 무게를 TGA를 통해 관찰하였다. 열처리 동안 일어나는 일련의 산화와 상 분리 과정은 상 반응식으로 나타낼 수 있다. 각 열처리 단계에서의 무게 변화비를 측정하고 상 반응식을 이용하면 (U,Gd)O₂에 고용되어 있는 초기 Gd 함량을 정확히 계산할 수 있다.