イオンビーム分析法による複合材料中の水素分析手法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11780367
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 土屋 文 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90302215)
• Keywords: ジルコニウム水素化物 / チタン水素化物 / ウラン-トリウム-ジルコニウム水素化物 / 反跳粒子検出法

Research Abstract

アクチノイド水素化物ターゲットを用いた高効率な放射性廃棄物の消滅処理法が研究されている。このターゲットの照射中に生じる特有な現象として、水素が熱拡散により低温部へ移動することによる水素濃度の変化がある。従って照射後試験においてこの水素の濃度分布を測定することは重要である。そこで水素分析手法を確立するため、非破壊試験である反跳粒子検出(ERD)法により模擬試料(チタン水素化物)中の水素分析を行った。タンデム加速器からの2.8MeV He^<2+>イオンビームをプローブビームとした高エネルギーERD法により、TiH_xの水素濃度測定を行った。得られたERDスペクトルの強度、入射He^+イオン照射量、He^+イオンと水素原子との反跳散乱断面積、検出器の立体角、TiH_xにおけるHe^+イオンの阻止能等により、TiH_x試料中の水素濃度をΔx=±0.05程度の精度で求めることができた。また、試料表面近くの約0.03μm程度の層では、表面に近づくに従って水素濃度が減少することがわかった。さらに表面近傍の水素濃度を測定するために、2KeV He^+イオンビームをプローブビームとした低エネルギーERD法を用いた。その結果、試料表面には約0.01μm程度の酸化物層が形成されており、水素濃度が低いことが判明した。
今後の研究計画は、水素化物相及び金属相の複合相よりなるアクチノイド水素化物ターゲットのイオンビーム解析を行い、得られた測定データを多成分相の熱力学平衡計算手法の一つであるThermo Calcコードを用いて解析し、各相の水素濃度を決定する。

Research Products

• [Publications] B.Tsuchiya: "Thermal Diffusivity Measurement of Uranium-Thorium-Zirconium Hydride"Journal of Alloys and Compounds. 312. 104-110 (2000)
• [Publications] B.Tsuchiya: "Thermophysical Properties of Zirconium Hydride and Uranium-Zirconium Hydride"Journal of Nuclear Materials. (2001)
• [Publications] B.Tsuchiya: "Thermal Diffusivity and Electrical Resistivity of Zirconium Hydride"Journal of Alloys and Compounds. (2001)