지르코니움의 수소흡착특성에 미치는 합금화원소들의 영향

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》

지르코니움은 좋은 력학적특성과 부식저항특성, 낮은 열중성자포획단면적 등으로 하여 그에 기초한 합금들은 인민경제 여러 부문에서 실천적의의가 매우 큰 구조재료로 리용된다. 그러나 과도금속원소상 특성으로부터 일정한 기간 리용되는 경우 부식, 물을 포함한 산화제들과의 반응, 수소흡착 등에 의하여 재료는 손상되게 되며 구조재료로써의 수명이 감소된다. 주되는 원인중의 하나가 지르코니움합금에 수소가 흡수될 때 여러가지 지르코니움수소화물들이 형성되는데 있다.

김일성종합대학 에네르기과학부에서는 제1원리적방법론을 리용하여 지르코니움에서의 수소흡착특성과 수소화물형성과정, 합금화원소들이 지르코니움의 수소흡착특성에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하고 우수한 지르코니움합금재료개발을 위한 연구사업을 진행하였다.

연구결과는 지르코니움에 고용되였던 수소가 지르코니움과 수소화물을 형성하는 경우 력학적특성이 나빠지며 특히 δ-ZrH_1.5, ε-ZrH₂수소화물들에 의하여 지르코니움의 부피팽창과 재료균렬이 심해진다는것을 보여주었다. 그리고 지르코니움표면에서 부식과정의 수소흡착을 지연시킬수 있는 Sn, Nb, Cr, Mo, Fe, Ni, Sb원소들중 Sn, Sb원소들은 공존수소에 대한 흡착성도 지연시킬수 있으나 Fe, Ni원소들은 반대로 가속화시킨다는것을보여주었다.

그림. 수소 혹은 두개의 수소원자와 산소원자가 흡착된 Nb, Sn, Ni원소가 있는 지르코니움표면에서의 상태밀도

연구결과는 잡지 《Metallurgical and Materials Transactions A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》에 《Effects of Alloying Elements on Hydrogen Adsorption Properties on Zirconium Surface》(https://doi.org/10.1007/s11661-022-06871-3)의 제목으로 발표되였다.