초록 ▼

건식저장환경에서 피복관 최고 온도, 응력 및 부식두께 그리고 피복관 냉각속도에 따른 반경방향으로의 수소화물 재배열 현상을 연구하기 위해 Zr-Nb 합금 튜브에 300ppm수소를 시편에 장입한 후, 이 시편에 5μm의 산화막을 형성시켰다. 본 연구에서는 냉각시험 개시 전의 피복관 최고온도로는 300oC 및 400oC가 각각 사용되었고, 피복관에 가해지는 응력에는 세 종류의 원주방향 인장응력 80, 100 및 150MPa 등이 각각 사용되었다. 그리고 피복관 최고온도에서 상온까지의 냉각속도는 2, 4, 15℃/min 등의 세 종류가 각

건식저장환경에서 피복관 최고 온도, 응력 및 부식두께 그리고 피복관 냉각속도에 따른 반경방향으로의 수소화물 재배열 현상을 연구하기 위해 Zr-Nb 합금 튜브에 300ppm수소를 시편에 장입한 후, 이 시편에 5μm의 산화막을 형성시켰다. 본 연구에서는 냉각시험 개시 전의 피복관 최고온도로는 300oC 및 400oC가 각각 사용되었고, 피복관에 가해지는 응력에는 세 종류의 원주방향 인장응력 80, 100 및 150MPa 등이 각각 사용되었다. 그리고 피복관 최고온도에서 상온까지의 냉각속도는 2, 4, 15℃/min 등의 세 종류가 각각 사용되었다. 냉각시험 후에는 링 시편에 대한 미세조직시험, 인장특성시험 그리고 인장시편에 파단면 검사를 수행하였다. 이러한 냉각시험 및 미세조직검사 결과, 피복관 최고온도가 높을수록, 원주방향 인장응력이 클수록, 냉각속도가 늦을수록 반경방향 수소화물의 비율 및 길이가 증가하는 것으로 나타났으며, 15oC/min 냉각속도에서는 반경방향 수소화물이 석출되지 않았다. 또한 미국 인허가기관에서 제시한 냉각 시 반경방향 수소화물 생성에 필요한 최소 임계응력(90MPa) 이하에서도 냉각 시에 반경방향 수소화물이 생성됨을 관측하였다. 한편 링 시편에 대한 인장특성시험 결과에 의하면 피복관 최고온도가 높을수록, 냉각속도가 늦을수록, 최대 인장강도와 연신율이 낮아졌으며, 이러한 기계적 특성열화현상은 상기의 반경방향 수소화물의 비율과 길이로 잘 설명되고 있다.

Abstract ▼

In order to evaluate the effects of cladding peak temperature, hoop tensile stress, oxide and cooling rate on hydride reorientation under interim dry storage conditions, hydrogen was charged into as-received Zr-Nb alloy tubes to make ring test specimens of 300ppm and then the ring specimens were oxi

In order to evaluate the effects of cladding peak temperature, hoop tensile stress, oxide and cooling rate on hydride reorientation under interim dry storage conditions, hydrogen was charged into as-received Zr-Nb alloy tubes to make ring test specimens of 300ppm and then the ring specimens were oxidized up to 5um. In this study, three kinds of hoop tensile stresses such as 80, 100 and 150MPa were applied to the ring test specimens during the cooling process from the respective cladding peak temperatures of 300oC and 400oC to room temperature. Three kinds of cooling rates such as 2, 4 and 15℃/min were employed during the cooling process. After the cooling tests, microstructure examinations and tensile tests were performed on the post-cooling test specimens. In addition, fracture surfaces of the tensile-tested specimens were also examined to evaluate the effect of hydride reorientation on cladding embrittlement. According to the cooling tests and microstructure examination, it is found that the higher peak cladding temperature, the higher tensile hoop stress and the lower cooling rate generate the more radial hydride fraction and long hydride length. However, the cooling rate of 15oC/min did not generate radial hydride at all. In addition, the tensile hoop stress of 80MPa did generate radial hydride during the cooling process even though USNRC reported that a threshold stress for hydride reorientation is greater than about 90MPa. The tensile tests indicate that the ultimate tensile strength and plastic strain decrease with the decrease of the cooling rate and the cladding peak temperature. This mechanical property degradation can be explained by the radial hydride fraction and its length that are dependent on the cooling rate and cladding peak temperature.

목차 Contents

• 최 종 보 고 서(원자력대학생용) ... 1
• 요 약 ... 2
• Abstract ... 2
• 1. 서 론 ... 3
• 2. 실험 방법 ... 4
• 2-1. 시편 준비 ... 4
• 2-2. 실험 조건 및 실험 절차 ... 5
• 3. 결과 및 고찰 ... 6
• 3-1. Zr-Nb 합금 피복관의 수소화물 석출 특성 ... 6
• 3-2. 건식중간저장 조건하에서 Zr-Nb 합금 피복관의 인장시험 결과 ... 9
• 3-3. Zr-Nb 합금 피복관의 인장 파단면 관찰 ... 11
• 4. 결 론 ... 12
• 참고문헌 ... 13