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

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360469
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 岩瀬 彰宏 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60343919)
• 研究分担者: 堀 史説 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (20275291) ; 岡本 芳浩 独立行政法人・日本原子力研究開発機構, 量子応用部門, 研究主幹 (70370369) ; 石川 法人 独立行政法人・日本原子力研究開発機構, 原子力基礎部門, 研究主幹 (90354828) ; 篠嶋 妥 茨城大学, 工学部, 教授 (80187137)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 原子力材料 / 核燃料

研究概要

可燃毒を添加した核燃料体(ウラニア)の核分裂片照射効果を模擬するために、類似の性質を有するセリアにガドリニアやエルビアを添加した試料を高エネルギー重イオンで照射し、結晶構造や短距離秩序の変化を調べた。結晶構造や原子配列に現れる照射効果は、異種元素を添加した場合のほうが大きく現れることが見出された。また、計算機シミュレーションによる重イオン照射効果の評価をウラニア、セリアで行った結果、特に酸素配列が大きく乱れ、その乱れはウラニアのほうが安定であることなどが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Computer simulation of structural modifications induced by highly energetic ions in uranium dioxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasajima, T.Osada, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. B 巻: accepted for publication
• [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of fast particle irradiation on the single crystal CeO_2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasajima, N.Ajima, T.Osada, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instrm. Meth. B 巻: accepted for publication
• [雑誌論文] Effects of high-energy heavy ion irradiation on the crystal structure in CeO_2thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kishino, K.Shimizu, Y,Saitoh, N.Ishikawa, F.Hori, ,A,Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instrm. Meth. B 巻: accepted for publication
  • DOI: DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.04.028
• [雑誌論文] Change in magnetic properties induced by swift heavy ion irradiation in CeO_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Shimizu, S.Kosugi, Y.Tahara, K.Yasunaga, Y.Kaneta, N.Ishikawa, F.Hori, T.Matsui, A.Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. B 巻: 286 ページ: 291-294
  • DOI: DOI:10.1016/j.nimb.2012.01.008
• [雑誌論文] Study on effects of energetic ion irradiation in Gd2O3-doped CeO2 by means of synchrotron radiation X-ray spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Tahara, K.Shimizu, N.Ishikawa, Y.Okamoto, F.Hori, T.Matsu, A.Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. B 巻: 277 ページ: 53-57
  • DOI: DOI:10.1016/j.nimb.2011.12.048
• [雑誌論文] Study on effects of swift heavy ion irradiation on the crystal structure in CeO_2 doped with Gd_2O_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tahara, B. Zhu, S. Kosugi, N. Ishikawa, Y. Okamoto, F. Hori, T. Matsui, A. Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. B 巻: 269 ページ: 886-889
  • DOI: DOI:10.1016/j.nimb.2010.12.032
• [雑誌論文] Effects of swift heavy ion irradiation on the structure of Er_2O_3-doped CeO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Zhu, H. Ohno, S. Kosugi, F. Hori, K. Yasunaga, N. Ishikawa, A. Iwase
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. B 巻: 268 ページ: 3199-3202
  • DOI: DOI:10.1016/j.nimb.2010.05.088
• [雑誌論文] Study on analysis of crystal structure in CeO_2doped with Er_2O_3or Gd_2O_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Zhu, Y.Tahara, K.Yasunaga, T.Matsui, F.Hori, A. Iwase
  • 雑誌名: J. Rare Earths 巻: 28 ページ: 164-167
  • DOI: DOI:10.1016/S1002-0721(10)60378-X
• [学会発表] Effects of swift heavy ion irradiation and high temperature annealing on the structure and magnetic propeties of CeO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, T. Kishino Y. Tahara, K. Yasunaga, N. Ishikawa, Y. Okamoto, Y. Baba, N. Hirao, Y. Saitoh, F. Hori, T. Matsui, A. Iwase
  • 学会等名: 8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] Effects of Gd2O3 doping and swift heavy ion irradiation on CeO2 bulk pellets and thin films (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Iwase, T. Kishino, K. Shimizu, Y. Tahara, F. Hori, T. Matsui, N. Ishikawa, Y. Okamoto
  • 学会等名: 8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] Computer simulation of high-energy-ion irradiation of uranium dioxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasajima, T.Osada, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 学会等名: 8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] Computer simulation of high energy beam of ceria (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasajima, N.Ajima, T.Osada, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 学会等名: 8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] Computer Simulation of High Energy Beam Irradiation of Ceria and Uranium Dioxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasajima, T.Osada, N.Ajima, N. Ishikawa A.Iwase
  • 学会等名: IUMRS-ICEM
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] RF スパッタリング法で作製した CeO_2薄膜の高エネルギー重イオン照射効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岸野孝典,石川法人,斉藤勇一,清水浩貴,堀史説,岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 単結晶への高速粒子線照射の分子動力学シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 安島直紀,長田卓也,篠嶋妥,石川法人,岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Gd_2O_3添加 CeO_2への高速粒子線照射に関する分子動力学シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 長田卓也,安島直紀,篠嶋妥,石川法人,岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Modification of Magnetic Properties of CeO_2by using swift heavy ion irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, Y. Tahara, K. Yasunaga, N. Ishikawa, Y. Baba, N. Hirao, Y. Okamoto, F. Hori, Y. Kaneta ,T. Matsui, A. Iwase
  • 学会等名: 21th MRS-J Academic Symposium
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] UO_2の高エネルギービーム照射に関するシミュレーション実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田卓也、小貫英昭、篠嶋 妥、石川法人、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] SiO_2の高エネルギービーム照射によるトラック形成シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 小貫英昭、篠嶋 妥、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] 高速イオンビームによる固体内高密度励起反応と物質改質への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬彰宏
  • 学会等名: 第7回励起ナノプロセス研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] 高エネルギーイオンと物質の相互作用-その基礎過程と物質改質への応用- (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本原子力学会九州支部講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 高速重イオンビームによる CeO_2の磁性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬彰宏,清水浩貴,堀史説,松井利之,石川法人,金田保則
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 高速重イオン照射による原子力材料の特性分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬彰宏
  • 学会等名: 第21回格子欠陥フォーラム
  • 発表場所: 立山
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Effects of MeV-GeV ion irradiations on Gd_2O_3-doped CeO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tahara, K.Shimizu, N.Ishikawa, Y.Okamoto, Y.Baba,N. Hirao,Y. Saitoh, R. Neumann, C. Trautmann, F. Hori, T. Matsui, A. Iwase
  • 学会等名: 16th International Conference on Radiation Effects in Insulators
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-16
• [学会発表] Change in magnetic properties induced by swift heavy ion irradiation in CeO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu,S. Kosugi, Y. Tahara, K. Yasunaga, Y. Kaneta, N. Ishikawa, F. Hori, T. Matsui,A. Iwase
  • 学会等名: International Conference on Radiation Effects in Insulators
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-16
• [学会発表] Study on Effects of Energetic Ion Irradiation in Gd_2O_3-doped CeO_2by Means of Synchrotron Radiation X-ray Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tahara, K.Shimizu, N.Ishikawa, Y.Okamoto, F. Hori, T. Matsui, A.Iwase
  • 学会等名: European Materials Research Society Spring Meeting
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2011-05-10
• [学会発表] UO2の高エネルギービーム照射によるトラック形成の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田卓也、小貫英昭、篠嶋妥、石川法人、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会春季大会
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Interaction between energetic ions and solids, -fundamental study and their application to the modification of magnetic properties of materials (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Iwase
  • 学会等名: Workshop on Osaka University HVEM
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-01-28
• [学会発表] Computer Simulation on high-energy-beam irradiation of Uranium dioxide (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Onuki, Y.Sasajima, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 学会等名: 20th MRS-J Academic Symposium
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Computer simulation of high energy beam irradiation of single crystalline silicon and β-cristobalite (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Ohuki, Y.Sasajima, N.Ishikawa, A. Iwase
  • 学会等名: 20th MRS-J Academic Symposium
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] 高エネルギー重イオン照射による CeO_2への磁性付加京都大学原子炉実験所材料照射効果の解明と照射技術の高度化ワークショップ (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水浩貴、松井利之、小杉晋也、田原佑規、藤田直樹、堀史説、岩瀬彰宏
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Gd2O3, Er2O3をドープしたCeO2の高速重イオン照射効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原佑規、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本原子力懇談会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] SiO2 の高エネルギービーム照射によるトラック形成の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小貫英昭、篠嶋妥、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Gd2O3 を添加した CeO2 における高エネルギー重イオン照射効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原佑規、朱宝琳、小杉晋也、堀史説、松井利之、岩瀬彰宏、石川法人、岡本芳浩、馬場祐治、平尾法恵
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Study on analysis of crystal structure in CeO_2doped with Er_2O_3or Gd_2O_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Zhu, Y. Tahara, K. Yasunaga, T. Matsui, F. Hori, A. Iwase
  • 学会等名: 6th International Conference Rare Earth Development and Application
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-08-08
• [学会発表] SiO_2の高エネルギービーム照射に関する分子動力学シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 小貫英昭 、篠嶋妥 、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 日本金属学会春季大会
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] Er_2O_3をドープしたCeO_2の高エネルギー重イオン照射効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 朱 宝琳、大野裕隆、堀 史説、安永和史、石川法人、岩瀬彰宏
  • 学会等名: 量子理工学研究実験センター第10回QSEC公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] CeO_2の高エネルギー重イオン照射効果におけるEr_2O_3添加の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 朱宝琳、大野裕隆、岩瀬彰宏、安永和史、石川法人
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Effects of swift heavy ion irradiation on the structure of Er2O3-doped CeO2 (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Iwase, B. Zhu, N. Ishikawa, T. Matsui
  • 学会等名: 15th International Conference on Radiation Effects on Insulators
  • 発表場所: Padova ,Italy
  • 年月日: 2009-09-01