| 초록 |
지르코늄 합금은 중성자 흡수 단면적이 낮을 뿐 아니라, 원전 가동 중의 고온, 고압 환경에서 적절한 기계적, 화학적 특성을 가지기 때문에, 경수로 핵연료의 피복관 재료로 활용된다. 다만, 고온의 물 분위기에서 산화의 부산물로 생성되는 수소 흡수에 따른 수소화물 형성은 이러한 지르코늄의 기계적 특성을 저하시킬 수 있다. 수소화물 형성에 따른 열화 기구 중 하나인 지연수소화균열은 일시적인 가열 상태에서 일부 수소화물이 수소로 재고용되었다가, 냉각 동안 solid solution hysteresis에 의해 준안정 상태로 유지된 후, 응력이 집중되는 균열 끝단으로 확산되어 수소화물을 형성하는 현상이다. 이러한 현상은 균열이 진전하는데 필요한 K 값을 크게 낮출 뿐 아니라 봉내압과 수소 확산에 의해 지속적으로 일어나기 때문에, 일단 발생되면 피복관이 관통되는 손상이 일어날 수 있다. 특히 연소가 끝난 사용후핵연료의 건식저장 환경에서 유사한 조건이 가해질 수 있기 때문에, 관련된 특성을 이해하고 주변 환경의 조건을 제어하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 지르코늄 피복관의 지연수소화균열 특성을 평가하기 위하여 장비를 구축하고, 주변 온도 조건에 따른 지연수소화균열의 KIH를 도출하였으며, 기존 보고된 데이터와 비교를 통해 시험의 유효성을 검토하였다. |
