| 초록 |
사용후핵연료를 처리하기 위해 개발되고 있는 건식공정(pyroprocessing)은 용융염상에서 운전되며, 용융염 그 자체가 갖는 물리.화학적 특성, 즉 전기전도성, 고밀집취급성, 유체특성을 지닌 고온 용융염계에서 이루어지는 공정이다. 특히, 환경 친화성, 핵확산 저항성 및 경제성을 가지면서 자원 활용을 극대화할 수 있는 pyroprocessing 공정이 적용되는 전해환원공정은 산화물 사용후핵연료의 금속전환공정으로 고온 리튬용융염계상에서 운전되는 공정이며, 산화우라늄을 전해환원하는 공정으로 음극에서 우라늄메탈로 환원되며, 양극에서 산소가 발생하는 가혹한 부식환경을 조성한다. 아울러 전해환원공정은 650oC 고온에서 부식성이 강한 리튬용융염상에서 이루어지고, 또한 산소가 발생하는 산화성분위기이기 때문에 이에 적합한 취급장치재료의 선정이 매우 중요하다. 본 연구에서는 전해환원 공정장치의 최적 구조재료를 선정하기 위해 Ni-계인 Ni-16.2Cr-3.7Fe-4.5Al 합금을 고온 리튬용융염 산화성분위기에서 화학적 및 열적 하중에 대한 부식거동을 고찰하였다. 부식환경온도; 650oC, 부식시간; 72-168 시간, Li2O 농도; 1 wt.%, 혼합가스 농도; Ar-10%O2, 1-thermal cycle; 54 시간 조건에서 부식거동을 고찰한 결과: 산소분위기 72 시간에서는 외부부식층의 최외각에는 Fe-rich (Fe,Cr,Al)-산화물을 형성하였고, 내부부식층은 국부부식형태로 진행하였으며, 168 시간에서는 외부부식층이 박리되고 내부부식층은 전면부식형태를 나타내었다. 비산소분위기, 168 시간에서는 외부부식층은 Ni-rich (Ni,Fe)-금속간화합물과 Cr-산화물의 혼재를 나타내었다. 특히, thermal cycle test에서는 7-thermal cycle 일 때, (Cr,Al)-산화물이 외부부식층을 형성하였으며, Al-산화물의 직하에 Ni-rich을 나타내었다. |
