As the policy for final disposal of spent nuclear fuel has yet to be decided in Korea, the spent fuel has temporarily stored in the on-site wet storage. The on-site storage will be saturated with the gradual increase in the amount of the stored spent fuel due to the storage capacity. Hence, spent nuclear fuels have to be transported to temporary storages, disposal sites, or reprocessing facilities. In the light of the condition of domestic reactor operation, it needs to be expected the risk factor for safety which may happen during transportation and dry storage of spent fuels and be evaluated safety verification using experimental and empirical data on material properties of the spent fuels. It has been reported that the mechanical changes by hydrides, whose size is nano to micron size, is most important among various parameters which may be detrimental to the integrity of zirconium alloy cladding. Focused ion beam (FIB) has facilitated the microfabrication of site-specific specimen in a bulk sample. However, it is well-known that ion beam irradiation induces not only various types of defects in the metal but the formation of artifact hydrides. Here, the specimens prepared with and without FIB are analyzed using transmission electron microscopy (TEM). The formation of FIB-induced artifact hydrides is investigated and the increased strength of zirconium alloy by the artifact hydrides is identified. In addition, the mechanical properties of a bulk hydride with zirconium matrix are measured and plastic deformation mechanism is investigated by microcompression.
우리나라는 아직 사용후핵연료 최종 처분 정책을 수립하지 못하고 사용후핵연료를 원자로 내의 습식저장소에 임시보관하고 있다. 국내 사용후핵연료의 저장량이 늘어나면서 저장소의 용량 한계로 소내 습식저장소가 포화될 예정이므로 사용후핵연료를 임시 저장소, 처분장 혹은 재처리 시설로 운반해야 한다. 따라서 국내 원전 가동 조건을 고려하여 사용후핵연료를 이동하거나 건식저장하는 동안 생길 수 있는 안전성 저해 요소를 파악하고, 실험적, 경험적 자료 생산을 통한 안전성 검증평가가 필요하다. 지르코늄 합금 피복관의 건전성에 해로운 인자 중에서 나노~마이크로 크기를 갖는 수소화물에 의한 피복관의 물성 변화가 가장 큰 영향을 미친다. 벌크 시편의 특정한 위치에 마이크로 시편을 제작하는데 집속이온빔이 활용될 수 있다. 그러나 이온빔 조사 때문에 금속 내 결함들이 생길 수 있으며, 수소화물 역시 이온빔에 의해 생길 수 있다. 이 논문에서는 집속이온빔을 사용한 방법과 사용하지 않은 방법을 이용한 시편에 대해 투과전자현미경 분석을 진행한다. 집속이온빔에 의한 수소화물의 형성 원리를 알아보고, 이 수소화물에 의해 지르코늄 합금의 강도가 증가한 것을 확인한다. 또한, 마이크로 압축 실험을 통해 지르코늄 합금에서 벌크 수소화물의 물성 측정과 소성변형 거동을 살펴본다.
