Study of the Nondestructive Test Method for the Embrittlement Evaluation of Nuclear Reactor Vessel Material by $M{\ddot{o}}ssbauer$ Spectroscopy

$M{\ddot{o}}ssbauer$ 분광법에 의한 원자로 용기재료의 비파괴적 중성자 조사평가에 대한 연구

The purpose of this study is to evaluate the magnetic property change of the nuclear reactor vessel steel irradiated by fast neutrons using $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectroscopy, and the effects of the defects produced by neutron irradiation on the changes using X-ray diffraction. The specimens, fabricated with the dimension of $23mm{\times}18mm{\times}70{\mu}m$, were irradiated by neutron fluence from $10^{12}n/cm^2\;to\;10^{18}n/cm^2$ at 343K. Throughout the experiments, it is understood that (1) the X-ray diffraction measurement shows that the change of crystal nature is started at the irradiation of $10^{16}n/cm^2$ and a crystal structure has been severely damaged at the irradiation over $10^{17}n/cm^2$, (2) the analysis of the $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra has shown that magnetic transition phenomena occur at the irradiation over $10^{17}n/cm^2$ and (3) both methods can be utilized as nondestructive test methods for the embrittlement evaluation of materials irradiated by fast neutrons.

본 연구에서는 고속 중성자가 조사된 원자로 용기 재료의 자기적 성질 변화를 $M{\ddot{o}}ssbauer$ 분광법을 이용하여 측정하였으며, X-선 회절실험을 이용하여 중성자 조사재료의 결정성 변화를 평가하였다. 시편은 크기가 $23mm{\times}18mm{\times}70{\mu}m$로 제작되었으며, 343K에서 $10^{12}n/cm^2{\sim}10^{18}n/cm^2$의 범위에서 중성자 조사를 하였다. X-선 회절실험 결과로부터, $10^{16}n/cm^2$의 중성자가 조사된 시료에서부터 결정성이 변화가 시작되고, $10^{17}n/cm^2$ 이상의 중성자가 조사된 시료에서 결정성이 심각하게 손상되는 것이 관찰되었다. 또한 $M{\ddot{o}}ssbauer$ 분광실험으로부터 중성자 조사량이 $10^{16}n/cm^2$ 이하인 시료에서는 자기적성질의 변화가 관찰되지 않았으나, $10^{17}n/cm^2$ 이상의 중성자가 조사된 시료에서 자기완화 현상이 일어나는 것이 관찰되었다. 따라서 두 실험 모두 비파괴적 실험방법에 따른 중성자 조사취화 평가로 활용이 가능한 것으로 평가되었다.