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2010 年度 実績報告書

高エネルギー核分裂片照射場でのウラン酸化物の損傷形成モデルの検証

研究課題

研究課題/領域番号 21360474
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

石川 法人  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究主幹 (90354828)

キーワード加速器 / 原子力エネルギー / 格子欠陥 / セラミックス / 放射線
研究概要

本研究の目的は以下の通りである。高エネルギー核分裂片発生に伴うUO_2中の照射損傷メカニズムの検証を目標とする。具体的には加速器を利用したイオンビーム照射実験基盤の整備、UO_2中の基礎的照射損傷データの取得、高エネルギー領域での損傷予測法の構築、高燃焼度領域で問題となるリム組織形成メカニズムの検証を行う。核燃料の損傷評価・予測に必要な損傷形成モデルを提示することを目標とする。
成果の内容は以下のとおりである。UO_2焼結体試料に対してイオントラックの寸法(入射イオン一つが形成する損傷領域)の電子的阻止能(イオントラック形成に関与する電子系へのエネルギー伝達密度)依存性を解析するに十分なデータを取得した。具体的には、高い電子的阻止能領域のイオントラックデータを取得するために、310MeVAu,150MeVAuをUO_2試料にイオン照射し、透過型電子顕微鏡を用いてイオントラックの直径を導出した。電子的阻止能に対して、イオントラック寸法が単調増加することが明らかになったとともに、いわゆるthermal spike modelから予測される挙動に従うことが分った。
意義、重要性は、以下の通りである。高精度で照射損傷予測することは重要であり、本研究によって信頼性のある損傷形成モデルを提示することができれば、核燃料の燃焼損傷予測の観点から意義の高い成果になる。今年度の成果により、UO_2中においてイオン一つ一つが形成する損傷領域(イオントラック)の寸法が、電子的阻止能の関数として予測することが可能になった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Radiation damages in CeO_2 thin films irradiated with ions having the same nuclear stopping and different electronic stopping powers2011

    • 著者名/発表者名
      N.Ishikawa, K.Takegahara
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Binomial distribution function for intuitive understanding of fluence dependence of non-amorphized ion-track area2010

    • 著者名/発表者名
      N. Ishikawa, K. Ohhara, Y. Ohta, O. Michikami
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: 268 ページ: 3273-3276

    • DOI

      DOI:10.1016/j.nimb.2010.06.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clarification of high density electronic excitation effects on the microstructural evolution in UO_22010

    • 著者名/発表者名
      T.Sonoda, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: 268 ページ: 3277-3281

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on radiation damage in UO_2 by using high-energy heavy ions2010

    • 著者名/発表者名
      石川法人
    • 学会等名
      NuMat 2010 (Nuclear Materials 2010)
    • 発表場所
      Karlsruhe,ドイツ
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] Microstructural evolution in UO_2 under accumulation of ion tracks by high energy fission products2010

    • 著者名/発表者名
      園田健
    • 学会等名
      NuMat 2010 (Nuclear Materials 2010)
    • 発表場所
      Karlsruhe,ドイツ
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] 高エネルギー粒子線照射による電子励起と格子欠陥2010

    • 著者名/発表者名
      石川法人
    • 学会等名
      格子欠陥フォーラム
    • 発表場所
      大阪府河内長野市(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-21
  • [学会発表] Irradiation Damage due to Electronic Excitation in CeO_2 Irradiated with High-Energy Heavy Ions2010

    • 著者名/発表者名
      石川法人
    • 学会等名
      IBMM 2010(International Conference on ion beam modification in Materials)
    • 発表場所
      Montreal,カナダ
    • 年月日
      2010-08-22

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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