Oxidation Behavior of U-2wt%Nb, Ti, and Ni Alloys in Air

U-2wt%Nb, Ti, Ni 합금의 공기중 산화거동

For the long term storage safety study of the metallic spent fuel, U-Nb, U-Ti, U-Ni, U-Zr, and U-Hf simulated metallic uranium alloys, known as corrosion resistant alloys, were fabricated and oxidized in oxygen gas at $200^{\circ}C~300^{\circ}C$. Simulated metallic uranium alloys were more corrosion resistant than pure uranium metal, and corrosion resistance increases Nb, Ni, Ti in that order. The oxidation rates of uranium alloys determined and activation energy was calculated for each alloy. The matrix microstructure of the test specimens were analyzed using OM, SEM, and EPMA. It was concluded that Nb was the best acceptable alloying elements for reducing corrosion of uranium meta] considered to suitable as candidate.

사용후핵연료 금속전환체의 장기저장 안정성 확보를 위해 금속전환체의 주성분인 금속우라늄과 산화 안정화 후보물질인 Nb, Ti, Ni, Zr, Hf 등을 첨가한 모의금속전환체 합금을 제작하여 $200^{\circ}C~300^{\circ}C$ 온도구간에서 순수 산소분위기로 산화시험을 수행하였다. U-Nb, U-Zr, U-Ti 합금은 순수 금속우라늄보다 무게증가 측면에서의 산화저항성이 높았으나, U-Hf, U-Ni 합금의 경우에는 오히려 순수 금속우라늄보다 산화 저항성이 낮게 나타났다. 시편에 대한 미세성분 및 조직을 광학현미경, SEM, EPMA 등을 통해 분석하였다. 각 합금의 산화율 및 활성화에너지를 구한 결과 U-Nb 합금의 활성화에너지가 높고 산화 저항성이 가장 양호한 것으로 나타나 산화 저항성 후보물질로 선정하였다.