초록 ▼

본 세부과제에서는 핵융합로 블랑켓 구조용 저방사화 개발 강재의 기계적 제반 특성, 즉 인장, 크리프, 피로 평가를 통해 기초 database를 확보하고, 미세구조적 관점에서 열화인자 및 기구 등을 고찰하여 궁극적으로 개발 강재를 선별하고 건전성을 검토하고자 하였다. 주요결과는 아래와 같다:
1. Ti 단독첨가시, 나노크기 MX 석출물 분율이 증가하여 초기 고온강도는 우수하나, Ta 부재로 열간노출시 회복 및 조대화속도가 빨라 softening이 쉽게 발생하는 것을 규명.
2. Ti와 Ta 복합첨가 개선안 도출하여, 개선강

본 세부과제에서는 핵융합로 블랑켓 구조용 저방사화 개발 강재의 기계적 제반 특성, 즉 인장, 크리프, 피로 평가를 통해 기초 database를 확보하고, 미세구조적 관점에서 열화인자 및 기구 등을 고찰하여 궁극적으로 개발 강재를 선별하고 건전성을 검토하고자 하였다. 주요결과는 아래와 같다:
1. Ti 단독첨가시, 나노크기 MX 석출물 분율이 증가하여 초기 고온강도는 우수하나, Ta 부재로 열간노출시 회복 및 조대화속도가 빨라 softening이 쉽게 발생하는 것을 규명.
2. Ti와 Ta 복합첨가 개선안 도출하여, 개선강재의 우수한 고온 상안전성 검증함.
3. 합금원소 첨가에 따른 미세조직과 석출물들을 원자단위적 최신 분석기법인 3D-APT를 이용하여 정량정석 분석함. MX와 M₂₃C₆ 석출물이 가장 미세하고 분율도 높은 0.1wt%Ta-0.01wt%Ti 첨가된 10Ta1Ti 개선강재가 Eurofer97 강 대비 약 3배 이상 향상된 크리프 수명 확인.
4. Ti 함량이 과하거나 (Ti,W)(C,N)의 정출 및 석출물들이 불균일하게 분포할 경우, 오스테나이트 결정립들의 성장이 불균일하게 억제되어 Bimodal 형태의 결정립 분포를 유도하기 때문에 Ti 첨가량을 0.05wt% 미만으로 제어해야 하는 가이드 라인 제시와 적정 후보합금 선정.
5. 3D-APT 분석을 통해 (Ta,V)(C,N), Ti(C,N), W(C,N) 형태의 3종류의 MX 석출물을 10Ta1Ti강에서 관찰함.
6. 고온 저주기 크리프-피로 특성 데이터를 확보하고, 개선강재의 피로 수명이 우수함을 확인함. 피로보다 크리프에 의한 열화 영향이 더 지배적임을 규명하고 이로부터 MX석출물 분율 극대화와 초기 전위밀도 저감이 미세조직 제어 관점에서 중요함을 규명.
7. 상기와 같이, 본 과제를 통해 저방사화 개발강재의 고온 기계적 특성 data를 확보하고, 열화기구의 독자적 규명과 이를 통한 개선 착안점을 제시하였음. 이로부터 국내 저방사화강의 개발과 부품 제작 국산화 기술 수준 향상에 일조할 것으로 기대함.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
The entire project aims to make fundamental studies for the development of advanced reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels and the optimal welding technology suitable to them for a fusion reactor blanket. Since the blanket is exposed to high flux of neutron an

□ Purpose & Contents
The entire project aims to make fundamental studies for the development of advanced reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels and the optimal welding technology suitable to them for a fusion reactor blanket. Since the blanket is exposed to high flux of neutron and complex periods of fluctuating mechanical and thermal stresses, the evaluation of high-temperature degradation behaviors of the RAFM steels under service environment (550~600℃, 50MPa) should be carried out for developing more reliable components. Therefore, the present project aimed to focus on the evaluation of high-temperature mechanical properties (tensile, creep and low cycle fatigue) of newly developed RAFM steels, and understanding of degradation behaviors.

□ Results
The essential design of new RAFM steels involves the replacement of Mo in conventional Mod. 9Cr-1Mo steel by W and/or V. Nb should be replaced by Ta. This new RAFM steels are expected to experience stress/irradiation-induced non-equilibrium phases as well as coarsening of precipitates because of its high contents of Cr, W, V, Ta, which can affect properties. Expecially, a high content of W may accelerate the degradation by increasing brittle Laves fraction. Furthermore, there may be a high possibility to form the brittle phases such as Z by undesirable transformation of initial metastable precipitates. Therefore, the evaluation of high-temperature mechanical properties of RAFM steels, and understanding of degradation behaviors should be needed to provide feedback for better development of RAFM steels and thermo-mechanical processes. The present research investigated the following
contents:
1. Investigation on tensile properties and degradation behaviors of new steel/welds
- To characterize the steel/weld microstructures with qualitative/quantitative analysis
- To evaluate high-temperature (500~650℃) tensile properties of steel/welds
- To investigate the major metallurgical factors and degradation behaviors
2. Investigation on creep properties and degradation behaviors of new steels
- To evaluate creep properties of the steels (500~650℃/100~400MPa)
- To understand the creep behaviors in terms of microstructural evolutions
- To investigate the major metallurgical factors and degradation behaviors
3. Investigation on LCF properties and degradation behaviors of new steels
- To evaluate low cycle fatigue properties of steels (500~650℃/1~4%)
- To understand the LCF behaviors in terms of microstructural evolutions
- To investigate the major metallurgical factors and degradation behaviors

□ Expected Contribution
- Database of high-temperature mechanical properties of new RAFM steels
- Understanding of degradation mechanisms of RAFM steels and Providing the view points making improvement of alloying design and process
- Able to lay groundwork for the development of Korean RAFM steel
- Abel to support infra-structured technologies for DEMO plant construction

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• C O N T E N T S ... 6
• 목차 ... 7
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구 개발 목적 ... 8
• 1-2. 연구 개발의 필요성 ... 8
• 1-3. 연구 개발 범위 ... 9
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 10
• 1-1. 국내수준 ... 10
• 1-2. 국외수준 ... 10
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 11
• 1-1. 1차년도 결과 ... 11
• 1-2. 2차년도 결과 ... 21
• 1-3. 3차년도 결과 ... 28
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 37
• 4-1. 목표 달성도 ... 37
• 4-2. 관련 분야 기여도 ... 38
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 39
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 40
• 7. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 41
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구 시설·장비 현황 ... 42
• 9. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 43
• 10. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 44
• 11. 기타 사항 ... 45
• 12. 참고 문헌 ... 46
• 끝페이지 ... 49