Zr-1Sn-1Nb-0.1Fe-Mo 합금의 전자조사에 따른 미세조직 변화

초록

일반적으로 원자로용 핵연료 피복관 및 압력관 재료로 사용되는 Zr 합금은 원자로 가동 중 고온, 고압, 중성자 조사, 부식 등 여러 가지 손상을 받게된다. 그 중 가장 중요한 손상기구 중 하나는 중성자 조사에 의한 것으로서 조사 효과는 입사된 특정한 입자(중성자, 전자, 이온 등)가 재료내의 원자와 충돌하여 원자의 변위를 일으켜 공공과 침입형 원자와 같은 재료내에 결함을 생성시키는 것이다. 최근 고 연소도 및 장주기 운전으로 가동조건이 변화하므로서 재료의 안정성 확보를 위하여 여러 가지 신합금이 개발되어 지고 있고, 그 중 ZIRLO(Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe) 및 E635(Zr-1Nb-1Sn-0.4Fe)합금이 가장 우수한 노내 안정성을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 지금까지 본 실험에서 연구되어지고 있는 Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe-Mo합금에 대해 전자조사 실험을 행하여 노내 안정성을 평가하고자 하였다. 전자조사 시험은 일본 규슈대학의 High Voltage Electron Microscope(HVEM) JEM-1000을 사용하였고, 조사조건은 200oC, 300oC에서 각각 2×1019e/cm2·s, 3.3×1019e/cm2·s의 전자 유속으로 40분 동안 수행하였다. Mo이 첨가된 합금에서 결함이 적게 나타났으며, 이는 α-Zr내에 고용된 Mo이 조사결함과 결합하여 안정화되었고, 또한 Mo 석출물이 이들의 성장을 억제하였기 때문으로 판단된다. 따라서 Zr합금에 Mo의 첨가는 조사에 의한 미세조직 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.