핵변환 헬륨이 핵융합로 구조재료의 중성자 조사효과에 미치는 영향(Effects of Transmutation Helium on Neutron Irradiation Behavior of Candidate Structural Materials for Fusion Reactor)

전문가 제언

□ 핵반응에서 발생하는 높은 에너지의 고속 중성자 및 헬륨과 같은 핵변환 생성물은 핵융합로를 포함하는 관련 설비의 건전성과 수명에 많은 영향을 주고 있다. 즉 중성자의 조사는 구조재료의 미시적인 전위거동과 입계편석 등에 영향을 미쳐서 조사취화를 발생시켜 핵융합 설비의 경년열화와 손상을 촉진시킨다.

□ 핵융합로 구조재료가 중성자의 조사를 받으면 원자가 격자 위치로부터 튀어 나와서 공공과 격자간 원자가 만들어지며 이러한 점결함이 용질원자와 상호작용을 하여 확산과 집합을 하는 과정에서 재료의 미세조직과 국소적인 조성에 변화가 일어나고 기계적 성질과 입계의 특성도 변화된다.

□ 원자력 분야의 선진국들은 재료요인과 환경요인에 대하여 많은 연구를 하고 있으며 이를 토대로 구조재료와 조사환경을 고려한 조사취화 예측법을 제정하여 핵반응로의 안전성 평가와 신뢰성 확보를 위한 연구에 많은 노력을 기울이고 있다. 미국의 경우를 보면 원자력 규제위원회(NRC)와 재료시험학회(ASTM)는 조사취화 메커니즘에 근거하여 취화예측식을 개발하였으며 ASTM E 900-02 기준을 발행하였다.

□ 경화를 수반하지 않는 취화는 입계강도의 저하에 의해 발생한다. 즉 핵반응로를 장기간에 걸쳐 사용하는 경우 중성자의 조사와 열에 의해 구조재료중의 불순물인 P가 결정립계에 편석하여 입계강도가 약해져서 입계파괴가 일어나고 연성­취성 천이온도가 상승하는 비경화형의 입계취화로 발생한다. 또한 입계의 탄소가 고갈되어서 결정립계가 취화되는 비경화형의 조사취화가 발생하기도 한다.

□ 조사에 따른 핵융합 설비의 손상을 방지하고 장기간 사용에 따른 경년열화를 판단하기 위해서는 구조재료의 모재와 더불어 용접금속과 용접열영향부에 대한 미세조직의 변화와 입계편석, 재료 강도와 변형 기구의 역할에 관해서도 함께 고려하여 평가하는 것이 중요하다.

저자

HASEGAWA Akira

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2005

권(호)

81(1)

잡지명

Journal of plasma and fusion research(N073)

과학기술
표준분류

재료

페이지

36~40

분석자

김*태

분석물

• 핵변환 헬륨이 핵융합로 구조재료의 중성자 조사효과에 미치는 영향.pdf [209,423 byte]

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