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고Cr 페라이트계 내열강의 개발

전문가 제언: ○ 나트륨 냉각고속로에서 노심 연료에 관해서는 높은 연소도를 실현하는 것이 가장 중요한 과제이다. 연료 피복관에서는 7.5만 시간의 노 내 사용에 상당하는 노심 평균 연소도 150GWd/t, 중성자 조사량 250dpa에 견디는 우수한 내조사성이 요구되고 있다. 또 700℃의 사용온도에서 핵분열 생성 가스의 축적에 의한 수명 말기의 테두리 응력 120MPa에 견디는 기계적 강도가 동시에 요구된다.

○ 이에 합당한 재료는 내열성이 우수한 페라이트강 중에 Y2O3 입자를 미세하게 분산시켜서 고온강도를 비약적으로 향상시킨 ODS 페라이트강이며 피복관의 실용화 기술 개발이 진행되고 있으므로 좋은 결과를 얻을 것이라고 생각된다.

○ 연료 피복관에 사용하는 ODS강은 분말야금법에 의하여 제조된 것인데 실제로 제조공정에서 9Cr 합금강을 용융해서 가스분사법으로 분사하여 분체를 생산할 경우에 합금분말의 산화를 방지하도록 장치 관리와 품질 관리가 매우 중요하다.

○ 합금분말과 Y2O3분말을 혼합하여 MA(Mechanical Alloying)한 다음 배출하는 합금분말을 연강통에 충진하고 밀봉한 다음 압축 성형할 시에 성형온도와 성형압을 잘 선택해야 한다. 여기에서 완전한 성형체가 되지 않으면 압연 또는 압출 시에 크랙 등의 손상을 입기 쉽다.

○ 이 과정에서 Y2O3 미세분말이 균일 분산된 압출용 성형체가 완전하게 성형되면 성형 공정 이후부터는 열처리와 압연 및 압출 공정 관리는 용이하게 이루어질 것이라고 생각된다. 이는 원자로 수명 연장을 위한 재료 개발에 관한 것으로서 이 계통의 종사자들이 참고하기를 바란다.

저자: T.Wakai,M.Inoue,T.Asayama
자료유형: 학술정보