조사크리프 (Irradiation Creep)
한 줄 정의: 중성자 조사 중 재료가 낮은 온도에서도 응력 방향으로 서서히 변형되는 현상입니다.
쉽게 풀면
금속은 높은 온도에서 오랫동안 힘을 받으면 조금씩 늘어나는데 이를 크리프라고 합니다. 그런데 중성자를 맞고 있는 재료는 크리프가 잘 일어나지 않을 만큼 낮은 온도에서도 계속 변형됩니다. 조사로 끊임없이 만들어지는 빈자리와 끼어든 원자가 응력 방향에 따라 치우쳐 이동하면서 변형을 돕기 때문입니다. 이 현상을 조사크리프라고 부릅니다.
왜 중요한가
연료봉 피복관, 연료지지격자, 노심 구조물은 수년 동안 응력을 받으며 조사되기 때문에 치수가 서서히 변합니다. 이 변형이 누적되면 연료집합체가 휘거나 제어봉 삽입에 지장을 줄 수 있어 설계에서 반드시 고려됩니다. 고속로나 핵융합로처럼 조사량이 큰 환경에서는 더욱 중요한 설계 인자입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"조사크리프에 의한 피복관 직경 변화를 측정해 응력과 조사량에 따른 변형률 상관식을 도출하였다."
조금 더 깊게 보면
조사크리프의 변형률은 대체로 응력과 조사량에 비례하고 온도 의존성은 열크리프보다 훨씬 약하다는 특징이 있습니다. 기전으로는 응력이 있는 방향으로 끼어든 원자가 우선 흡수되는 과정과, 조사로 생긴 결함이 전위의 상승 운동을 도와 장애물을 넘게 하는 과정이 함께 거론됩니다. 공공팽윤이 동시에 진행되는 조건에서는 두 현상이 서로 영향을 주고받아 변형률이 달라집니다.
주의할 점
일반적인 열크리프가 온도가 높아야 뚜렷해지는 현상인 반면, 조사크리프는 중성자 조사가 있어야 나타나며 온도 의존성이 약합니다. 또 공공팽윤은 응력과 무관하게 부피가 늘어나는 현상이라 방향성이 있는 조사크리프와 구분됩니다.