| 초록 |
용융염 취급기술은 제트엔진, 연료전지, 촉매 그리고 금속정제 등에 집중 연구되고 있다. 그 중 용융황산염, 용융탄산염 및 염화물계 용융염 등에 의한 가속산화에 대한 연구보고가 많으며, 이들에 의하면 내식성은 고온의 조건에서 부식매체에 노출되는 표면의 부식생성물의 종류와 형상 및 기지금속간의 밀착력에 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되었다. 산화물 사용후핵연료의 금속전환공정은 고온 용융염 LiCl-Li2O계에서 우라늄산화물을 전해환원하는 공정으로 음극에서 우라늄메탈로 환원되며, 양극에서 산소가 발생된다. 이러한 전해환원공정은 부식성이 강한 용융염상에서 이루어지고, 또한 산소가 발생되는 산화성분위기이기 때문에 이에 적합한 용융염취급 구조재료의 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 산소가 발생하는 고온 LiCl-Li2O 용융염계 분위기에서 Haynes 합금의 부식거동을 고찰하여 용융염부식억제형 재료개발에 필요한 자료를 도출하고자 한다. 부식시험은 혼합용융염 LiCl-Li2O를 MgO 도가니에 넣고 아르곤분위기에서 가열한 후 300℃ 근처에서 수분 pickup을 제거하기 위하여 약 3시간동안 아르곤 가스를 공급하면서 가열하였다. 선택한 부식환경온도까지 도달하면 시편을 용융염에 침적시킨 후 용융염 중에 혼합가스를 공급하면서 부식시험을 행하였으며, 본 연구에 사용한 부식시험재료는 Haynes 263, Haynes 214, Haynes HR-160이며, 부식환경온도는 650℃, 부식시간은 72 ～ 216시간, Li2O 농도 3wt%, 혼합가스 농도는 Ar-10%O2에서 부식시험을 수행하였다. 부식시험 후 시편은 표면의 염을 제거하기 위해 증류수로 세척하였으며, 또한 시험 후 시편의 표면과 단면을 광학현미경, 전자현미경, X-선 회절분석기 및 EPMA를 사용하여 관찰,분석하였다. 부식시험 결과 Haynes 263은 Cr 고갈현상이 늦게 나타나며 산화층 직하에 Ni이온의 농축현상이 관찰되었으며, 이는 산화층과 기지금속 간 이온의 이동을 억제하는 저항층 형성으로 인해 우수한 내부식성을 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Haynes 214는 부식층에 Fe계 부식층을 형성하는 과정에서 초기 형성된 Cr계 부식층의 박리가 발생하였으며, Haynes HR-160은 결정입계 간 부식이 발생되어 결정립과 부식층의 박리로 부식단면의 면적이 크게 감소하는 것으로 나타났다. |
