초록 ▼

본 연구에서 사용된 시료는 고순도 알루미늄과 나노 미세 구조를 갖는 구리(Cu)-은(Ag) 복합재료와 고순도 알루미늄이다. 고순도 알루미늄은 현재 HANARO에서 사용되는 조사 시험용 캡슐의 열매체 소재의 국산화 연구를 위한 것으로써 Al 1xxx 계인 99.99%-Al인 원료 슬롯(slot)을 40 kg을 준비하여 용해, 단조하고 봉상으로 압출하고 최종적으로 10x10x10 mm 크기로 가공하여 준비하였다. 가공된 알루미늄의 습식 성분 분석을 수행하였다. 나노 미세 구조를 갖는 구리-은 나노 복합재료는 핵융합로용 고효율 전력선 재

본 연구에서 사용된 시료는 고순도 알루미늄과 나노 미세 구조를 갖는 구리(Cu)-은(Ag) 복합재료와 고순도 알루미늄이다. 고순도 알루미늄은 현재 HANARO에서 사용되는 조사 시험용 캡슐의 열매체 소재의 국산화 연구를 위한 것으로써 Al 1xxx 계인 99.99%-Al인 원료 슬롯(slot)을 40 kg을 준비하여 용해, 단조하고 봉상으로 압출하고 최종적으로 10x10x10 mm 크기로 가공하여 준비하였다. 가공된 알루미늄의 습식 성분 분석을 수행하였다. 나노 미세 구조를 갖는 구리-은 나노 복합재료는 핵융합로용 고효율 전력선 재료로 개발되어 있는데 나노 구조를 갖는 소재의 조사 유기 상변태 (irradiation induced phase transformation)를 연구하기 위하여 선택되었다. 나노 구조를 갖는 Cu-25% Ag 복합재료를 저온 정수압 성형(cold iso-static pressing)과 고온 정수압 성형(hot iso-static pressing)하여 복합재료 본체를 제조하고 길이 방향으로 반복 인발 가공 (heavy drawing)하여 나노 복합재료 번들(bundle)을 제조하였다. 준비된 시편은 노외 물리적 특성 평가, 기계적 시험 및 부식 시험과 조사 시험이 수행되었다. 미세조직 관찰은 주사전자 현미경 (Jeol 6400), 고분해능 필드 이온 주사전자 현미경 (FE-SEM, JSM 6700F)을 이용하여 관찰하였다. 경도 시험은 Rockwell B-scale (Rockwell 1200)과 미세 경도 시험기(micro-vickers hardness tester)를 사용하여 100gr. 하중에서 20회 반복 측정한 후 평균값을 취하였다. 인장 시험은 ASTM E8-93 규격에 따라서 만능인장시험기 (MTS 880)를 사용하여 상온, 변형 속도1.67 x 10-3 sec-1에서 수행되었다. 내식성 평가는 일정 정전압 장치 (Gammy 200)를 이용하여 ±3V 측정범위와 주사 속도 1 mV/sec에서 수행되었다. 알루미늄과 Cu-Ag 나노 복합재료의 부식 용액은 각각 3.5% NaCl과 1M-NH3OH 35g/l (NH4)2SO4 수용액에서 수행되었다. 조사 시험용 시편은 방전 가공된 316 SUS 시편 용기에 장입하고 한국 원자력 연구소의 HANARO 기술 개발 팀의 도움으로 계장 캡슐 내에 설치하였다. 조사 조건은 300℃, 중성자속 1.0x1020n/cm20 /sec로서 노심 조사 공에서 총 29 일 조사 시험이 수행되었다. 조사 시험 중에는 시편의 온도와 중성자속을 in-situ로 측정되었다. 조사시험 후 조사선량을 측정하고 조사 후 열처리에 따른 극미세 경도를 측정함으로써 조사 유기 상변화 현상을 연구하였다.

Abstract ▼

The materials used in this study are pure aluminum and nano-filamentary copper-silver composites. The pure aluminum was for heat insulator of HANARO, which was made by melting 99.99%-aluminum slots followed by forging and extrusion processes, and finally machined to have a shape of 10x10x10 mm size.

The materials used in this study are pure aluminum and nano-filamentary copper-silver composites. The pure aluminum was for heat insulator of HANARO, which was made by melting 99.99%-aluminum slots followed by forging and extrusion processes, and finally machined to have a shape of 10x10x10 mm size. Copper-silver composites is for high performance electrical wire of fusion reactor, which was selected to study irradiation induced phase transformations. The Cu-25% Ag composites was prepared by cold iso-static pressing, hot iso-static pressing and heavy drawing to form bundle. Microstructure was observed by scanning electron microscopy (Jeol 6400) and high resolution field emission scanning electron microscopy (FE-SEM, JSM 6700F), respectively. Mechanical properties such as hardness and strength were determined by Rockwell B-scale (Rockwell 1200), micro-hardness tester (micro-vickers hardness tester) at 100gr., universal test machine (MTS 600), respectively. Corrosion behavior was determined by potentiostat (Gammy 200) at the test conditions of ±3V and 1 mV/sec. Electrolytic solutions of the aluminum and copper-silver composites were 3.5% NaCl and 1M-NH3OH 35g/l (NH4)2SO4 , respectively. The specimen was installed in an instrumented capsule made by 316 stainless steel with the aid of HANARO team in KAERI. The irradiation test condition was at the temperature of 300℃, neutron flux of 1.0x1020n/cm20/sec in CT hole of HANARO. In-situ neutron flux and temperature variation during operation were determined. After irradiation, specimen as moved in IMEF. Irradiation induced phase transformations by measuring hardness change with annealing were studied by nano-indentation method.

목차 Contents

• 제출문...5
• 요약문...8
• 제 1 장 서 론...19
• 1-1. 연구 개발 목표...19
• 1-2. 연구개발의 필요성...19
• 제 2 장 국내$\cdot$외 기술개발 현황...21
• 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과...22
• 3-1. 연구 개발 수행 내용...22
• 3-2. 연구 개발 수행 방법...22
• 3-2-1. 시료 준비...22
• 3-2-2. 노외 특성 평가...22
• 3-2-3. 조사 시험...23
• 3-2-4. 조사후 시험...23
• 3-3. 결과...25
• 3-3-1. 시료 준비...25
• 3-3-2. 노외 특성 평가...25
• 3-3-3. 조사 시험...30
• 3-3-4. 조사후 시험...34
• 3-4. 결론...38
• 제 4 장 연구 개발 목표 달성도 및 대외 기여도...40
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용계획...42
• 제 6 장 참고문헌...43