전하 적정법에 의한 흙붙이 핵연료의 nonstoichiometry 측정

산소 이온 전도 고체 전해질을 이용하는 전하 적정법은 금속 산화물의 열역학적 특성 및 결함구조의 연구에 있어 간단하면서도 상당히 정말한 전기 화학적 방법이다. 전하적정법에서는 고체 전해질에 전류를 흘려주어 금속 산화물의 nonstoichiometry를 조절하고, 고체 전해질의 양단에서 발생하는 기전력을 통해 각 nonstoichiometry의 평형 산소 분압을 측정한다. 전하 적정을 위한 전기 화학 전지에 있어 고려해야 할 점은 기준 전극과 측정 전극 사이의 내부 경로와 외부 경로를 통한 누설 전류를 최소화해야 하는 것이다. 고체 전해질의 전자 전도에 의해 발생하는 내부 경로에 의한 산소 누설은, 기준 전극으로 Pt-O₂의 기체 전극을 이용하여 기준 전극의 산소 분압을 측정 전극의 산소 분압에 가깝도록 조절함으로써 최소화할 수 있다. 또한 전기 화학 전지의 구조를 효과적으로 고안하고 적절한 밀폐제를 사용함으로써 외부 경로에 의한 산소 누설을 막을 수 있다. 개선된 전기 화학 전지를 이용한 전하 적정법을 현재 가장 널리 쓰이고 있는 흙붙이 핵재료 UO₂?x의 산소 분압(Po₂)에 따른 nonstoichiometry 측정에 응용하였고, 전하적정법에 의한 본 연구의 측정 결과가 급냉법, 열중량 분석법, EMF 방법 등 여러 가지 다른 방법으로 측정된 기존의 문헌값들과 잘 일치하였다.