Iodine Stress Corrosion Cracking of Zircaloy-4 Tubes

원자로 가동시, 정상상태에서 벗어나 갑작스럽게 출력이 바뀔 때 발생하는 응력의 집중과 핵 분열시 발생하는 요오드의 부식에 의해서 생기는 피복물질의 응력 부식파괴현상을 이해하기 위하여, 이번 실험에서는 지르칼로이-4(Zicaloy-4)관을 사용하여 요오드응력부식 실험을 원자로 안의 상태에 가깝도록 30$0^{\circ}C$의 상태아래서 행하였다. 요오드 농도에 따라서 지르칼로이-4, 관(Tube)의 응력부식에 한 파괴시간을 구했고, 응력부식을 일으킬 수 있는 임계요오드 농도 및 임계접선방향의 응력을 구하였다. 요오드에 의한 응력부식이 화학석인 반응이라기 보다는 기계적인 반응성격을 갖기 때문에 응력부식을 파괴 역학적인 관점에서 설명하고자 응력과 파괴시간을 함수관계로 다음과 같이 표시해 보았다. log t$_{F}$ =5.5- (3/2) log$_{c}$-4log$\sigma$ t$_{F}$ : 파괴시간(") c : 요오드농도(mg/㎤) $\sigma$ : 응력 ($10^4$psi).

In this paper, it is attempted to investigate the phenomena of iodine stress corrosion cracking of Zircaloy-4 cladding failures in reactor through the results of similar out-of-pile test in iodine vapour. The main result of this experiment is a finding of the relation between the threshold stress which can lead to iodine stress corrosion cracking of Zircaloy-4 tube and the iodine concentration. The values of critical stress and the critical iodine concentration are also obtained. A model which relates failure time of Zircaley-4 tube to failure stress and iodine concentration is suggested as follows: log t$_{F}$ =5.5-(3/2)log$_{c}$-4log $\sigma$ where t$_{F}$ : failure time, minutes c: iodne concentration, mg/㎤ $\sigma$: stress, 10$^4$psi.