| 초록 |
피복관에는 가공 중 발생한 결함 또는 연소 중 데브리스 프레팅(debris fretting) 및 PCI(pellet-cladding interaction)로 인한 결함 등이 존재하며, 연소 중 중성자 조사 및 수소화물 생성 등으로 인하여 연성(ductility)이 크게 저하한 피복관에서는 발생한 축방향 균열이 빠르게 진전하여 피복관의 불안정 파괴를 일으키게 된다. 따라서 축방향 균열 발생에 따른 피복관의 사용 중 건전성을 평가하기 위해서는 파괴역학 개념의 도입이 필요하며, 이를 위하여 불안정 균열성장의 개시점에 상당하는 파괴인성을 평가하는 파괴인성시험이 수행되어야 한다. 그러나 두께가 얇은 피복관의 경우는 다음과 같은 조건들로 인하여 파괴역학 개념의 적용에 제한이 있다. 첫째, 피복관의 기하학적 형상이 ASTM 표준 파괴인성시험법의 시편 형상과 작용 하중에 대한 요구조건을 만족시키지 못한다. 한편 파괴인성시험용 시편은 피복관을 평판화한(flatten) 후 가공하지만, 펼치는 과정에서 발생하는 재료의 미시구조와 잔류 응력 분포의 변화로 인하여 실험결과에 대한 불확실성이 존재하게 된다. 또한 조사 피복관과 같이 중성자 조사에 의하여 재료가 취화된 경우는 평판화 작업 자체가 불가능한 경우도 있다. 둘째, 실제 피복관과 동일한 단면 형상을 가진 시편에 대한 시험에 있어서도 많은 어려움이 있다. Zircaloy 피복관에서 채취한 축방향 노치를 가진 링시편의 고온 단축 인장시험에 있어서 정확한 응력상태를 발생시키는데 어려움이 있다. 또한 조사되거나 저연성 재료로 제작된 노치 링시편은 매우 작은 변위량에서 파괴가 일어나므로 단축 인장시험이 극히 어렵다. 이상과 같은 문제점으로 인하여 현재까지 피복관에 대한 파괴인성 표준평가법이 확립되어 있지 못하지만, 많은 연구자들은 피복관의 파괴인성을 평가하기 위하여 다양한 시험기술을 개발하고 실제 피복관에 대한 적용성을 검토한 연구결과들을 발표하고 있다. 본 시험의 목적은 축방향 균열을 가진 피복관의 인장하중 하에서 조사에 의한 균열진전 저항특성을 얻기 위함이다. 또한 이 시험을 통하여 하중-하중선변위 선도, 균열진전저항곡선(J-R 곡선), 탄소성 파괴인성(J-integral) 및 균열진전거동 등에 대한 조사특성 자료를 얻는다. |
