핵융합로 구조용 고융점 바나듐합금

전문가 제언

○ 니오븀, Ta와 함께 Ⅴa족에 속하는 바나듐은 용융온도가 1,890℃, 비중이 6.11인 고융점 금속(refractory)으로 지각에서 22번째로 풍부한 원소이다. 바나듐 금속은 자철광, 사철과 같은 광석과 정광에서 얻으며 러시아와 중국은 야금슬래그로부터 회수하기도 한다. 또한 바나듐은 석유에도 함유되어 있어 화력발전소에서 사용하는 중유회에서 회수할 수도 있다. 고온용 합금으로는 고용강화형 V­10Ti­5Cr합금(Vanster­9)이 활용되고 있다.

○ 미래형 에너지인 핵융합에너지를 생산하기 위한 국제핵융합실험로(ITER)를 실현하려면 고온·고조사를 견딜 수 있는 재료의 개발과 원형로 블랭킷 구조체의 조사특성을 포함한 건전성의 확보가 중요하다. 또한 핵융합로 블랭킷에는 3중수소(tritium)의 생산효율을 높이기 위해 핵융합반응에서 발생하는 중성자를 갑절로 늘리는 특성을 고려해야 할 것이다.

○ 국제열핵융합실험로(ITER)에 장착될 블랭킷 테스트 모듈용 재료에 바나듐합금·액체 리튬 블랭킷을 가장 선호하고 또한 이를 최우선 재료로 제안하고 있는 러시아의 경우, 오산화바나듐을 추출하는 원광석인 Uralian titanomagnetite의 매장량이 우랄의 Katschkanor 지역을 중심으로 약 250～300억 톤에 달할 것으로 추정되고 있다. 만일 바나듐합금·액체 리튬 블랭킷이 국제열핵융합실험로의 블랭킷 테스트 모듈용로 선정된다면 러시아 경제에 미칠 파급효과가 대단할 것으로 예측된다.

○ 고온고압의 수중분위기에서 블랭킷 구조강이 중성자 조사를 받으면 소성변형이 균일변형에서 불균일변형으로 바뀌면서 전위터널과 입계의 교차위치에 변형이 국소적으로 집중되어 구조체가 취약해진다. 또한 원자로내의 방사능 환경이 중첩되어 조사에 따른 응력부식균열이 촉진된다. 따라서 국제열핵융합실험장치에 장착될 테스트 블랭킷 모듈용 재료를 개발할 때는 이와 같은 특성을 참조하는 것이 필요하다.

저자

MUROGA Takeo

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2007

권(호)

77(4)

잡지명

金？　

과학기술
표준분류

재료

페이지

379~383

분석자

김*태

분석물

• 핵융합로 구조용 고융점 바나듐합금.pdf [213,055 byte]

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