Korean Journal of Materials Research (한국재료학회지)

Materials Research Society of Korea (한국재료학회)
권호 표지

Study on Corrosion Characteristic of New Nb-containing Zr based Alloys for Fuel cladding

Nb 첨가 핵연료피복관용 Zr 신합금의 부식특성 연구

  • 최병권 (한국원자력연구소 지르코늄신합금 핵연료피복관개발팀) ;
  • 하승원 (화학경제연구원) ;
  • 정용환 (한국원자력연구소 지르코늄신합금 핵연료피복관개발팀)
  • Published : 2001.05.01
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Abstract

Corrosion tests were carried out in $360^{\circ}C$ water and $360^{\circ}C$ 70ppm LiOH solution to investigate the corrosion behavior of new zirconium alloys (Zr-0.4Nb-0.8Sn-xFeCrMn, Zr-0.2Nb-1.1Sn-xFeCrMn, Zr-1.0Nb-xFeCu). Microstructures of tested alloys were analyzed by optical microscope and TEM. The cross-sectional surface and crystalline structure of the oxide layer were analyzed by SEM and XRD. From the results of corrosion test, all the alloys showed higher corrosion rates in $360^{\circ}C$ 70ppm LiOH aqueous solution thats in $360^{\circ}C$ water. Especially, high Nb-containing alloy exhibited the acceleration of corrosion rate in LiOH solution. The low Nb- and Sn-added alloys showed better corrosion resistance than the Sn- free high Nb alloy. from the effect of final annealing on the corrosion, it was observed that the partially recrystallized alloys showed better corrosion resistance than fully recrystallized alloys. This would be related to the size and distribution of the second phase particles.

본 연구에서는 $360^{\circ}C$ 물 및 $360^{\circ}C$, 70ppm LiOH 수용액 분위기의 static autoclave를 이용하여 새롭게 개발한 Zr 신합금 (Zr-0.4Nb-0.8Sn-xFeCrMn, Zr-0.2Nb-1.1Sn-xFeCrMn, Zr-1.0Nb-xFeCu) 의 부식 특성을 평가하였다. 합금의 미세구조를 광학현미경과 TEM을 이용하여 관찰하였고, 부식시험 중에 생성된 산화막은 SEM과 XRD를 이용하여 단면 및 결정구조를 조사하였다. 부식시험 결과, 3종의 합금 모두 $360^{\circ}C$ 물 분위기보다 $360^{\circ}C$, 70ppm LiOH 수용액 분위기에서의 부식저항성이 감소하였으며 특히, High Nb 합금의 경우 급격한 가속 부식현상을 나타내었다. 합금원소 첨가량과 관련하여 Nb의 함량을 고용도 이내로 줄이고 Sn을 적절히 첨가한 조성의 합금이 Sn을 첨가하지 않고 고용도 이상의 Nb을 가진 합금보다 우수한 부식저항성을 나타내었다. 또한 최종열처리가 부식에 미치는 영향의 경우에, 완전재결정 조직의 합금이 부분재결정 조직을 가진 합금보다 부식저항성이 감소되었는데 이는 기지조직에서 석출하늘 제 2상의 크기 및 분포에 의한 영향으로 사료된다.

Keywords

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