2020 Fiscal Year Research-status Report
Clarification of Radiation Damage Mechanism by Surface Nanostructure Observation of Radiation-Resistant Ceramics
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20K05389
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
石川 法人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (90354828)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
篠嶋 妥 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (80187137)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオン照射 / ナノ構造 / セラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な酸化物セラミックス(LiNbO3, ZrSiO4, Gd3Ga5O12, SrTiO3等)について、高速重イオンを照射し、透過型電子顕微鏡で、照射損傷組織(イオントラックとヒロック) を詳細に観察した。その結果、LiNbO3, ZrSiO4, Gd3Ga5O12 は、イオントラックとヒロックともにアモルファス化していることが確認され、これらの材料は、耐照射性の低い「アモルファス化可能材料(Amorphizable materials)」に分類されることが確認された。一方で、CeO2やCaF2 などの蛍石型セラミックスは、耐照射性の高い「非アモルファス化可能材料(Non-amorphizable materials)」に分類されることが、我々のこれまでの研究で判明している。一般に、材料は、耐照射性の観点から2つの材料分類に区別されている。
しかし、当年度中に調べたSrTiO3及びNbドープしたSrTiO3は、2つの材料分類の中間的な材料であることが判明した。耐照射性を決定づける材料特性パラメータを特定することが、従来より問題となっていたが、本研究で耐照射性の異なる材料を系統的に調べていく中で、イオン結合性の強さ、結晶対称性の高さが、耐照射性を左右する材料特性であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度においては、調べるべきセラミックス材料のリスト中で、優先順位の高いもの(LiNbO3, ZrSiO4, Gd3Ga5O12, SrTiO3等)の検討を予定していたところ、そのすべての材料について電子顕微鏡観察が完了し、データ解析結果を論文化することが出来たことから、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度に調べたセラミックス材料について、詳細な透過型電子顕微鏡観察を進める。さらに、その他の材料、特に耐照射性が高いセラミックス材料についても透過型電子顕微鏡観察を行う。観察結果を解析することによって、イオン照射後の照射損傷現象および、再結晶化現象を決定づける材料特性パラメータの特定につなげ、照射損傷メカニズムの解明を進めたい。
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| Causes of Carryover |
令和2年度においては、得られた実験結果を論文化し、公表することを優先したため、当初計画にあった実験に必要な物品のうち、一部の試料等の購入を令和3年度に行う様、研究計画を変更した。そのため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額は、令和2年度に得られた実験結果を踏まえて見直しを図る試料購入の優先順位リストに基づき、令和3年度分経費と合わせて、実験に必要な試料等の物品に係る費用として使用する。
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