2009 Fiscal Year Annual Research Report
異種元素添加した核燃料模擬材料の高エネルギー重イオン照射効果
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21360469
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
岩瀬 彰宏 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 教授 (60343919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 史説 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (20275291)
岡本 芳浩 日本原子力研究開発機構, 量子応用研究部門, 研究主幹 (70370369)
石川 法人 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (90354828)
篠嶋 妥 茨城大学, 工学部, 准教授 (80187137)
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| Keywords | 原子力エネルギー / セラミックス / 格子欠陥 / 核燃料模擬物質 / イオン照射 |
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| Research Abstract |
可燃毒添加した核燃料UO2の高速核分裂片照射効果を模擬するため、Er203を添加したCeO2焼結体を、パウダー原料から圧縮・高温加熱プロセスによって作成し、X線回折により結晶構造変化を評価した。Erをドープすることにより、格子定数は減少した。これは、Er原子がCe原子よりも小さい、いわゆるランタノイド収縮のためであると思われる。これらの試料を200MeV Xeイオン照射を行って、X線回折、EXAFS分光などの手段を用いてイオン照射効果を評価した。イオン照射による格子定数の増加や結晶の乱れ具合は、ドープするErの量が多いほど顕著に表れることがわかった。この実験結果は、可燃毒を入れることによれ核燃料は核分裂片照射に対してより敏感になることを示唆するものである。さらに、ビッカース硬度計を用いた硬度変化の測定も行った。
また、計算機実験では、拡張ターソフポテンシャルを用いて酸化物へ高エネルギービーム照射効果を分子動力学法により追跡した。高エネルギービームを照射したことによって生じる高温度に相当する初期運動エネルギーが単原子物質よりもはるかに大きいことが分かった。これは、実機の核燃料UO2の核分裂片照射効果の評価にとって重要な結果である。
以上の結果は、国際学会や国内学会で発表するとともに、論文としてまとめ、投稿した。
さらに、別の可燃毒Gd203をドープした試料作製の最適条件を見出す実験も併せておこない、次年度への研究に備えた。
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