Under normal reactor operating conditions, deterioration of materials due to irradiation damage of reactor structures poses a risk to the safety of nuclear power plants. Zirconium alloys, which are core materials of nuclear fuel cladding, have a limited lifetime due to irradiation damage deteriorating oxidation resistance and mechanical strength. Recent studies in the development of nuclear fuel cladding have focused on fabricating protective coating layers on the surface of zirconium alloys. In this study, a nanoporous oxide layer was fabricated on the surface of the zirconium alloy fuel cladding through anodization technique. In order to evaluate the effect of proton irradiation on the prepared oxide layer, mechanical properties were measured in microscopic scale and the changes of atomic arrangement caused by heat treatment and proton irradiation were observed.
원자로 정상 운전 조건에서, 원자로 구조물의 조사 손상에 의한 재료의 열화는 원자력 발전소의 안전성에 위해를 가하고 있다. 핵연료 피복관의 핵심 소재인 지르코늄 합금은 조사 손상에 의해 내산화성 및 기계적 강도의 저하로 인해 그 수명이 제한된다. 핵연료 피복관 개발의 최근 동향은 지르코늄 합금 표면에 코팅층을 제작하는 연구로 집중되고 있다. 본 연구에서는 양극 산화 기술을 통해 핵연료 피복관 표면에 나노 기공 구조 산화층을 제작하였다. 제작된 산화층의 양성자 조사 효과를 평가하기 위해 미시적 규모에서 기계적 특성이 측정되었으며, 열처리 및 양성자 조사에 의해 발생하는 원자 배열의 변화를 관찰하였다.