セラミックスにおける照射損傷の特徴評価

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セラミックスの照射損傷の特徴の内、次の1〜4の特徴を核融合炉材料の立場から評価し、それぞれ次の結果を得た。1.弾性・非弾性の相乗効果、およびエネルギー密度の高い衝突と低い衝突の相乗効果の評価:Al_2O_3に関して中性子と電子線の正の相乗効果を、Si、Ge、MgO、Al_2O_3およびMgAl_2O_4に関してXe^+イオンと電子線の負(Si、Ge)および正(その他)の相乗効果を見出した。また、高密度励起による点欠陥形成機構を、量子化学的計算機模擬実験により証明した。2.放射線照射下でのセラミックス構成原子濃度変化と相の安定性評価:電場および荷電粒子線照射下において、電気的中性条件を満足するような濃度変化を確認した。また、セラミックスの電気的特性は、粒界の不純物イオンにより支配されていることを確認した。3.黒鉛の照射損傷機構の解明と実用黒鉛の照射損傷評価:電子およびイオン照射下における黒鉛のスエリング、双晶化、非晶質化および再晶出化過程の電顕「その場」観察を行なった。非晶質化に必要な損傷量は1dpa程度であり、5×10^<-3>dpa程度でスエリングは飽和する。これらの結果から、黒鉛の損傷機構を記述する原子論的モデルを提出した。さらに、電気伝導度、熱伝導度、蓄積エネルギーおよびポジトロンの寿命測定等から、中性子照射した実用黒鉛の照射損傷を評価した。4.製法の異なるSiCの重照射損傷評価:製法の異なる3種類のSiCを500〜800Kの温度に保持し、最高1×10^<27>n/m^2の中性子を照射した。照射後および照射後の焼鈍過程でのスエリング量、硬度、ガス放出量および微細組織の観察等が行なわれ、核融合炉条件下での使用限度と、製法および焼結助剤の選別がなされた。