Oxidation of zircaloy-4 in high temperature, high pressure steam environment has been investigated. Nodular corrosion study was performed to find an evidence that physical property change in the oxide layer with steam pressure can be associated with the nodular corrosion.
The steam test was done at 500℃, in a steam pressure of 10 atm, 40 atm, 70 atm, 100 atm. In contrast to uniform oxide, nodule nucleation was much influenced by steam pressure in terms of nodule number density, determining the extent of cracking after the nodule coalesced. Uniform oxide formed at 40 atm affects subsequent nodular oxide in morphology at 100 atm differently from that formed at 10 atm. Metallography divide the stages of development of a nodule, and shows that nodule growth rate and post-transition kinetics were influenced by steam pressure similarly.
The effect of test pressure is similar to that of the test temperature ; both increase the discrimination capability of the steam test, associated with the microstructure of initial uniform oxide.
최근 관심이 되고있는 고연소, 장주기 핵연료의 건전성과 관련해서 지르칼로이-4 피복관에서의 노듈라(Nodular) 형태의 부식에 관한 산화 메카니즘의 토대를 제공하기 위해 증기 압력을 변화시키면서 고온, 고압의 산화 실험을 수행했다.
노내 노듈(Nodule) 거동의 합리적 모사를 위해서 Autoclave 에서의 500℃ 증기 실험을 이용해 각각 10 기압, 40 기압, 70 기압, 100 기압과 압력 변화에 따른 산화의 민감도 변화 경향을 고찰했다. 균일 산화층과는 달리 노듈 생성은 압력에 크게 영향을 받으며, 특히 노듈 수가 변해서 합체(Coalescence) 후의 거동을 결정짓는다. 압력에따라 산화층의 미세 구조가 변함으로써 40 기압에서의 균일 산화층이 100 기압에서의 노듈에대해 10 기압과는 다른 영향을 끼침을 알수 있었다. 또한 노듈 성장을 각 단계별로 분류했을때, 일단 형성된 노듈의 성장율은 압력에 영향을 거의 받지 않았다.
증기압은 온도와 유사하게 균일 산화층의 미세 구조를 변화시킴으로써 노듈 생성 초기에 커다란 영향을 미친다.
