| 研究課題/領域番号 |
17360456
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
矢野 豊彦 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (80158039)
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| 研究分担者 |
小栗 慶之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90160829)
中野 裕美 龍谷大学, 工学部, 実験講師 (00319500)
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| キーワード | セラミックス / 格子欠陥 / 放射線損傷 / 炭化ケイ素 / 窒化ケイ素 / 熱膨張計 / 等温焼鈍 / 中性子照射損傷 |
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| 研究概要 |
種々の結晶構造をもつ化合物に中性子照射により導入された欠陥の回復過程を、高温においてその場、かつ、高精度で連続的に検出することにより、その回復プロセスの速度過程を明らかにすることを目的とする。結晶内への欠陥の蓄積は微小ではあるが体積変化を伴うので、特性変化を検出する手段として超高精度の熱膨張計を用いた測定を主として行った。
(1)材料試験炉及ぴ高速実験炉常陽で照射したSiCおよびSi_3N_4について、長さ測定(1ミクロン単位、スウェリング測定)、格子定数測定(0.00001ナノメートル単位、X線回折装置)、及び熱拡散率測定(熱定数測定装置)を行った。また低温から順次高い温度で等時熱アニールを行い、室温にてその変化を明らかした。
(2)超高精度熱膨張計を用いて、単結晶サファイア試料による熱膨張率測定精度の検証の後、未照射SiCを用いて、ある一定温度に昇温後、その温度に6時間以上一定に保ち(等温アニール)、長さの時間変化を検出した。次に、温度を少し昇温し、同様な測定を繰り返した。これにより、試料の熱膨張に起因する長さ変化をベースラインとして得た。次いで、同じ試料長さ、同一温度プログラムにより、中性子照射済みのSiC試料について、試料長が照射以前の長さに戻るまで順次温度を上昇しながら繰り返し測定した。このデータより、未照射試料の測定値を差し引いて、照射損傷の回復による変化を求めた。
(3)各温度で得られた時間-長さ変化曲線を解析し、欠陥回復モデルを検討した。また、測定温度範囲全体について長さ変化の活性化エネルギーを求めた。その結果、照射温度以上の温度での等温アニールでは、6時間においても長さ縮小は飽和せず、また温度を上昇させると、さらに縮小を続けること、1000℃以上では、回復速度は保持の初期とその後では傾きが異なること、長時間での変化は保持時間の1/2乗に乗ること等を明らかにした。
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