| 초록 |
사용후핵연료를 처리하기 위해 개발되고 있는 건식공정은 고온 용융염상에서 운전되며, 용융염 그 자체가 갖는 물리/화학적 특성, 즉 전기전도성, 고밀집 취급성, 유체 특성을 지닌 용융염계상에서 이루어지는 공정들로 구성되었으며, 이들 공정 중에서 전해환원공정은 산화물 사용후핵연료의 금속전환공정으로 고온 리튬용융염계상에서 운전되는 공정으로 우라늄산화물이 음극에서 우라늄메탈로 환원되며, 양극에서 산소가 발생하는 가혹한 부식환경을 조성한다. 아울러 전해환원공정은 고온에서 부식성이 강한 리튬용융염계상에서 이루어지고, 또한 산소가 발생하는 산화성분위기 때문에 이에 적합한 공정장치 구조재료의 선정이 매우 중요하다. 본 연구에서는 화학적 및 열적 하중에 의해 생성된 부식물, 부식층 형성 및 유지, 박리현상을 고찰하기 위해 Ni-계인 Nimonic 초합금, N80A, N90을 전해환원운전조건(650oC, LiCl-1%Li2O, Ar-10%O2)에서 부식실험을 수행하였다. 부식환경온도; 650oC, 반응시간; 168시간, Li2O 농도; 1 wt.%, 열반복주기; 7회, 혼합가스 농도; Ar-10%O2 조건에서 부식거동을 고찰한 결과: Co 원소를 함유한 N90 합금은 등온연속시험에서는 Cr2O3, CoCr2O4, 열반복시험에서는 FeNi3, LiTiO2, CoCr2O4 피크의 부식생성물을 보였으며, N80A 합금은 등온연속시험에서는 (Cr,Ti)2O3, Li2Ni8O10 피크의 부식생성물, 열반복시험에서는 Cr2O3, LiTiO2, FeCr2O4 피크의 부식생성물을 나타내었다. 부식생성물에서 보는 바와 같이 산화성이 강한 Ti는 고온에서 안정한 Cr2O3 부식층을 통과하여 표면산화층을 형성하는 것으로 판단되며, Co 원소를 함유한 합금은 열역학적 견지에서 가장 안정한 산화물인 Cr2O3과 Co의 우선 산화로 생성된 CoO와의 고상반응에 의해 CoCr2O4의 스피넬형 산화물이 생성되는 것으로 판단된다. 등온연속시험 및 열반복시험에서는 외부부식층의 박리현상을 보였으며, 내부부식층은 전면부식거동을 나타내었다. |
