초음파공명분광법에 의한 Zr-2.5Nb 압력관 재료의 고온 이방성 탄성계수 측정 = Measurement of High Temperature Anisotropic Elastic Constants of Zr-2.5Nb Pressure Tube Materials by Resonant Ultrasound Spectroscopy

국문 초록 (Abstract)

중수로 압력관으로 사용되는 Zr-2.5Nb 재료의 고온 이방성 탄성계수를 고온 초음파공명분광법(RUS)로 측정하였다. 소형 가열로 내에 알루미나 waveguide와 광대역 초음파 센서를 사용하여 초음파에너지를 시편에 가하고 시편의 공명주파수를 측정하였다. 압력관의 축 방향, 반경 방향, 원주 방향에 일치하도록 장방형 시편을 가공하였으며 각 방향에 대한 탄성계수 텐서 9개의 값을 상온 ∼ 500℃ 온도 구간에서 측정하였다. 탄성계수 텐서, C_ij는 모두 온도가 증가함에 따라 점진적으로 감소하며 원주 방향의 탄성계수가 축 방향 및 반경 방향의 탄성계수보다 높았다. 이것은 Young's modulus 나 shear modulus 의 경우에도 일치하였으며 축 방향과 반경 방향의 경우 큰 차이를 나타내지 않았다. 축 방향 및 반경 방향의 비틀림 탄성계수가 150℃ 부근에서 서로 교차하였으며 이는 단결정 지르코늄의 C_44 및 C_66의 교차 현상과 일치하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Anisotropic elastic constants of Zr-2.5Nb pressure tube materials were determined by a high temperature resonant ultrasound spectroscopy (RUS). The resonant frequencies were measured using alumina wave guides and wide band ultrasonic transducers in a small furnace. The rectangular parallelepiped specimens were fabricated along with the axial, radial and circumferetial direction of the pressure tube. A nine elastic stiffness tensor for orthotropic symmetry was determined in the range of room temperature ∼500℃. As the temperature increase, the elastic constant tensor, C_ij gradually decreases. Higher elastic constants along the transverse direction compared to those along the axial or radial direction are similar to the case of Young's modulus or shear modulus. A crossing of shear elastic constants along axial direction and radial direction was observed near 150℃. This fact corresponds to the crossing of c44 and c66 single crystal zirconium.