중성자 조사에 따른 Zr 합금의 결함조직 변화

초록

원자로 가동 시 생성되는 중성자는 재료의 원자와 충돌하여 재료 내에 결함(공공, 침입형 원자)을 생성시킨다. 이 결함들은 조사 크리프 및 성장을 유발하여 Zr 합금의 치수를 변화시키며, 재료의 안정성에 악영향을 끼친다. 본 연구에서는 Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe-(0, 0.5)Mo 합금에 대한 중성자 조사 시험을 수행하여 조사 결함의 특성 및 Mo 첨가 효과를 고찰하고자 하였다. 실험합금은 원자력 연구소의 실험로인 '하나로'에서 조사량 8.85×1023n/㎡, 조사온도 317℃ 조건으로 시험되었다. 조사 후 조사재 시험 시설 내에 설치된 투과전자현미경(JEOL-2000FXⅡ)을 통하여 미세조직을 관찰하였다. 조사 후 재료의 기지조직 내에는 전반적으로 1∼10㎚크기의 작은 결함(a-형 루프)이 형성되었으며, 프리즘면(면)으로 정렬하는 경향을 보였다. 전위 루프의 크기 및 정렬정도는 Mo이 첨가된 합금에서 상대적으로 적었다. 이 결과는 기지조직 내에 고용된 Mo이 조사결함과 결합하여 생성을 억제하였고, 균일하게 분포한 Mo 석출물 들이 결함의 성장을 억제하였기 때문으로 판단된다. 이 결과는 앞서 보고되었던 1 MeV 전자 조사 시험에서의 결함 특성과도 유사한 것이었다. 또한 본 연구에서는 Monte Carlo 방법을 이용하여 조사 결함의 거동 특성을 살펴보고자 하였다.