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イオンビーム分析法による複合材料中の水素分析手法の開発

利用离子束分析开发复合材料中的氢分析方法

基本信息

批准号：
11780367
负责人：
土屋文
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

アクチノイド水素化物ターゲットを用いた高効率な放射性廃棄物の消滅処理法が研究されている。このターゲットの照射中に生じる特有な現象として、水素が熱拡散により低温部へ移動することによる水素濃度の変化がある。従って照射後試験においてこの水素の濃度分布を測定することは重要である。そこで水素分析手法を確立するため、非破壊試験である反跳粒子検出(ERD)法により模擬試料(チタン水素化物)中の水素分析を行った。タンデム加速器からの2.8MeV He^<2+>イオンビームをプローブビームとした高エネルギーERD法により、TiH_xの水素濃度測定を行った。得られたERDスペクトルの強度、入射He^+イオン照射量、He^+イオンと水素原子との反跳散乱断面積、検出器の立体角、TiH_xにおけるHe^+イオンの阻止能等により、TiH_x試料中の水素濃度をΔx=±0.05程度の精度で求めることができた。また、試料表面近くの約0.03μm程度の層では、表面に近づくに従って水素濃度が減少することがわかった。さらに表面近傍の水素濃度を測定するために、2KeV He^+イオンビームをプローブビームとした低エネルギーERD法を用いた。その結果、試料表面には約0.01μm程度の酸化物層が形成されており、水素濃度が低いことが判明した。今後の研究計画は、水素化物相及び金属相の複合相よりなるアクチノイド水素化物ターゲットのイオンビーム解析を行い、得られた測定データを多成分相の熱力学平衡計算手法の一つであるThermo Calcコードを用いて解析し、各相の水素濃度を決定する。

A study on the treatment of radioactive wastes with high efficiency was carried out. This phenomenon occurs during irradiation, and the water content changes due to thermal dispersion. It is important to determine the concentration distribution of water after irradiation. The water element analysis method was established by the non-destructive test method and the rebound particle detection (ERD) method was used to analyze the water element in the simulated sample (hydrate). 2.8MeV He^<2+> from the accelerator was used to determine the water concentration of TiH_x by the ERD method. The intensity of ERD, incident He^+ rays, He ^+ rays, rebound scattering area of water atom, solid angle of detector, stopping energy of TiH_x, water concentration in TiH_x sample, Δx=±0.05, etc. were obtained. In addition, there is a layer of approximately 0.03μm near the surface of the sample, but the water concentration decreases near the surface. The concentration of water in the vicinity of the surface was determined by the 2KeV He^+1 method. As a result, an acid layer of about 0.01μm was formed on the surface of the sample, and it was found that the water concentration was low. The future research plan is to analyze the hydration phase and the composite phase of the metal phase, and to determine the thermodynamic equilibrium calculation method of the multicomponent phase.