2008 Fiscal Year Annual Research Report
照射誘起起電力現象を利用したエネルギー変換素子開発に関する研究
| Project/Area Number |
17560739
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
四竃 樹男 Tohoku University, 金属材料研究所, 教授 (30196365)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 晋二 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40208012)
鳴井 實 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20250821)
土屋 文 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90302215)
|
|---|
| Keywords | 放射線エネルギー / プロトン伝導性酸化物 / 高エネルギー中性子 / 原子炉 / 電子伝導 |
|---|
| Research Abstract |
本年度は、核融合炉内のトリチウム回収およびブランケット電気絶縁・水素透過防止被膜の候補材料として挙げられているペロブスカイト型酸化物セラミックス(BaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-.>の電気伝導度に対する照射誘起効果について調べた。
スペイン国原子力研究所に設置されたVan de Graaff加速器からの1.8MeVの高エネルギーの電子線を真空中で473Kに加熱保持されたBaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-.>試料に照射し、その場で+10Vの電圧を印加したときの電流値を微弱電流計を用いて測定して照射誘起伝導度(RIC)を測定した。RICの値は、線量率を100および300Gy/sに変化させると、照射前の伝導度よりそれぞれ約2および3桁まで増加することがわかった。また、300Gy/sまでは水素供給されたBaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-.>のRICは水素供給されていないBaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-.>のRICより約1桁高い値を示し、水素のイオン化(プロトン)を伴う照射誘起拡散現象が観察された。一方、300Gy/s以上においては、RICは線量率および水素濃度にも依存せず一定であった。1000Gy/sまで照射されたBaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-.>についてXPS測定を行った結果、Ce 3d内殻電子準位のCe^<4+>(4f^0, 4f^2)およびCe^<3+>(4f^1)のピークが照射によって高エネルギー側へシフトしたことから、セリウム水酸化物(OH基)が形成されたと考えられる。さらに、バリウム水酸化物による光吸収が確認されたことから、高線量率照射において、RICが水素濃度に影響しない理由は、水素だけでなく酸素のイオン化が電子励起および電離により促進され、酸素イオン伝導がプロトン伝導より支配的になったこと、また、プロトンが酸素イオンとの結合により捕捉され、プロトン伝導が抑制されたことが考えられる。
|
