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本研究では核融合炉の固体増殖材候補である三元系リチウム酸化物中における水素同位体の存在状態および捕捉・拡散・再結合などの素過程を明らかにすると共に、イオン照射による損傷機構を解明し、この構造変化が水素同位体挙動に及ぼす影響を調べることを目的としている。昨年度までに、主に高速イオン散乱分析を用いることにより、水素イオン照射にともなう三元系リチウム酸化物中の水素捕捉と欠陥形成を定量的に調べてきた。今年度は他種イオン、特にHeイオン照射による欠陥形成およびHe捕捉を調べ、水素照射により得られた結果と比較することで、以下の新たな知見を得た。
1.欠陥形成とDおよびHe捕捉:10keV D_2^+または10keV H_e^+照射された単晶LiAlO_2の欠陥の深さ分布をRBSイオンチャネリング法により調べた。入射Heは主に核的衝突により形成される欠陥近傍に捕捉される一方で、入射Dは核的衝突により欠陥を形成するとともに、飛跡終端においてLiAlO_2とは異なる欠陥構造または化合物を形成するものと考えられた。
2.欠陥の熱回復とDおよびHeの熱放出:He照射試料の欠陥回復温度はHeの熱放出温度よりも高く、それらに相関はみられなかった。一方、D照射によりイオン飛跡終端に形成する欠陥回復は、He照射による欠陥の回復温度よりも高い温度において、D放出とほぼ同時に起こることが明らかとなった。D照射ではイオン飛跡終端におけるDと欠陥の間の相互作用により安定な欠陥構造が形成されるものと考えられた。
これらDおよびHe照射されたLiAlO_2における固体内の欠陥、水素およびHeを直接プローブすることによって、欠陥形成および熱回復挙動、さらには水素同位体と欠陥との間の相関を明らかにしたことは、核融合炉実現に不可欠な増殖材中の損傷メカニズムおよび照射環境下における水素挙動を理解する上で極めて意義深いものと考える。
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