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자연에 존재하는 모든 물질은 아주 작은 원자의 집합체이다. 원자는 중심에 자리잡은 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 구성되며, 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있다. 우라늄과 같은 무거운 원자핵은 외부에서 중성자를 흡수하면 쪼개지는 성질이 있는데 이를 핵분열이라 한다. 핵분열이 일어날 때는 많은 에너지와 함께 2 ~ 3개의 중성자가 함께 나오게 된다. 이 중성자가 다른 원자핵에 흡수되면 또 다시 분열이 일어나고, 이렇게 연속적으로 핵분열이 일어나는 현상을 연쇄반응이라 한다.
원자력이란 바로 핵분열이 연쇄적으로 일어나면서 생기는 에너지를 말한다. 이때 연쇄반응이 서서히 일어나도록 하면서 필요한 만큼의 에너지를 안전하게 뽑아 쓸 수 있게 하는 장치가 바로 원자로이다. 이 원자로는 화력발전소의 보일러와 같은 역할을 하는 것으로 우라늄이 분열해 열에너지를 낼 수 있도록 만들어진 보일러라고 할 수 있다.

화력발전소를 가동하기 위해서 석유나 석탄이 필요하듯이 원자력발전소를 운영하기 위해서도 연료가 필요한데 이 연료가 바로 원자력연료이다. 우리나라에서 현재 가동 중인 원자력발전소에는 가압경수로형과 가압중수로형이 있는데, 경수로용 원자력연료는 우라늄 235의 구성비를 2~5%로 높인 저농축 우라늄을 사용하고, 중수로용 원자력연료는 천연우라늄을 그대로 사용한다.
우리나라에는 충청북도 괴산과 옥천지역에 매장되어 있는 우라늄235의 함유량이 0.04%밖에 되지 않아 경제성이 없다. 따라서 외국에서 우라늄 정광을 수입하고 수입된 우라늄 정광의 변환 및 농축 또한 해외에 위탁하여 수행한 후, 이 우라늄을 국내에서 소결체라고 부르는 새끼 손톱만한 크기의 세라믹 형태(UO2)로 만든다. 그 다음에 이 단단하고 안전한 세라믹 형태의 소결체 300여개를 특수한 금속튜브에 넣고 밀봉하여 연료봉을 만들고, 다시 연료봉 200여개를 튼튼한 금속 구조물에 고정시켜야 완제품 형태의 원자력연료집합체 한 다발이 된다. 원자력발전소의 원자로 안에는 이 원자력연료집합체 150여다발이 핵분열 연쇄반응을 하여 열을 낸다.
원자력연료는 다른 발전방식에 비해 연료비가 저렴하여 경제적일 뿐 아니라 환경오염이 없는 환경친화형 에너지원입니다. 또한 원자력연료는 한번 연소후 폐기하는 것이 아니라 재처리과정을 통하여 다시 사용할 수 있기 때문에 앞으로 수천년간 사용이 가능한 무한에너지라고 할 수 있다.

원자력연료의 원료로 이용되는 천연우라늄은 우라늄-238이 99.29%, 우라늄-235가 0.71%로 구성되어 있다. 중수로용 원자력연료는 천연우라늄을 그대로 사용하지만 경수로용 원자력 연료는 우라늄-235의 함량을 2~5%로 높인 저농축우라늄을 사용한다. 우라늄-235 1g은 석유 9드럼, 석탄 3톤에 해당하는 열에너지를 생산할 수 있으므로 소량의 원자력연료를 원자로에 장전하여 약 3~ 4년 동안 많은 열을 발생시킬 수 있다. 또한 원자력연료는 화석연료에 비해 환경오염이 없는 환경친화형 에너지원이면서도 연료비가 저렴한 특성을 지니고 있다.
한국표준형 경수로용 원자력연료 집합체 1다발이 생산할 수 있는 전력량은 약 1억7천만kWh로 약 6만 가구가 1년간 쓸 수 있는 양에 해당된다.

1. 경수로연료 제조공정

- 재변환 공정
경 수로 원자력연료를 만들기 위해서는 우라늄 농축공장에서 저농축된 육불화우라늄(UF6)을 이산화우라늄(UO2)분말로 변환해야 한다. 이를 변환하는 방법으로 물이 우라늄과 접촉하는 습식법과 수증기가 우라늄과 접촉하는 건식법이 있는데 우리회사는 설비가 간단하며 제조비용이 적게 들어 경제적인 장점이 있는 건식재변환(Dry Conversion) 공정을 채택하여 운영하고 있다.

- 소결체 제조공정
건 식재변환공정에 의해 제조된 UO2 분말을 균질혼합 시킨 후 분말 준비공정을 거쳐 길이 10mm의 원주형 압분체로 만든다. 이 압분체를 1700 ~ 1750℃의 고온에서 소결한 후 일정한 직경을 갖는 소결체가 되도록 연삭하고 세척 및 건조 작업을 거쳐 소결체가 최종 완성된다. 완성된 UO2 소결체는 무게가 약 5.2g, 직경 약 8.05mm로, 연료봉 1개당 약 356개, 집합체 1개당 약 96,000개가 장입된다.

- 연료봉 제조공정
연 료봉은 피복관, 상·하단 봉단마개, 플레넘 스프링 및 소결체로 구성되어 있으며, 소결체를 150℃의 건조로에서 1시간 30분 동안 건조시킨 후, 하부봉단마개를 전기 저항용접한 지르칼로이 피복관에 진공상태에서 장입하고, 여기에 플레넘 스프링과 헬륨기체를 넣은 후 상부 봉단마개를 용접한다. 지르칼로이 피복관은 원자로 내 핵분열 반응 시 소결체로부터 나오는 소량의 기체 핵분열성 물질을 방호하는 역할을 한다.

- 골격체 제조공정
골격체는 각 연료봉들간의 간격을 유지하고 연료봉을 고정시키는 역할을 한다. 골격체는 상단고정체, 하단고정체, 지지격자, 안내관 및 지지격자슬리브 등으로 구성되며, 이들을 조립대에 고정시킨 다음 용접 등의 방법으로 조립된다.

- 집합체 공정
원 자력연료 집합체의 골격체는 각 연료봉들간의 간격을 유지하고 연료봉을 고정시키는 역할을 한다. 골격체는 상단고정체, 하단고정체, 지지격자, 안내관 및 계측관 등으로 구성되며, 이들을 조립대에 고정시킨 다음 점용접하여 만들어진다. 집합체 조립시 연료봉 표면의 흠집을 방지하고 지지격자내 스프링의 손상을 방지하기 위해 연료봉의 표면에 락커를 도포하여 골격체에 장입한 다음, 상.하단 고정체를 부착하여 고정시킴으로써 원자력연료 집합체의 조립이 끝나고, 완성된 집합체의 락커를 제거한 후 연료봉간의 간격 , 뒤틀림, 전장, 치수 등을 검사하며, 이러한 검사결과는 전산시스템에 의해 종합적으로 분석되어 안전성이 확인된 제품만이 원자력발전소로 출하된다.

2. 중수로연료 제조공정

- 소결체 제조공정
천연우라늄 분말을 원통형 압분체로 만들어 1600℃ 정도의 고온에서 소결한 후 연삭하여 직경 12mm, 길이 15mm의 소결체로 만든다.

- 부품 및 피복관 제조공정
부품 제조공정에서는 부착물(간격체와 지지체)를 가공하여 지르코늄합급 튜브에 용접하고, 튜브 내면에 흑연을 도포한 후 튜브 양끝을 가공하여 피복관을 제조한다.

- 연료봉 및 집합체 제조공정
피 복관에 소결체를 장입하고 헬륨을 충전한 후 양끝을 봉단마개로 용접한다. 용접이 끝난 37개 연료봉을 다발로 구성하여, 양단에 봉단접합판을 용접하여 연료집합체가 완성된다. 이후 헬륨누출시험과 최종 육안 및 치수검사를 거쳐 안전성이 확인된 제품만이 발전소에 공급된다.