立方晶安定化ジルコニアの照射下構造安定性:選択的はじき出し損傷と蓄積電荷の効果

辐射下立方稳定氧化锆的结构稳定性：选择性挤压损伤和累积电荷的影响

• 批准号: 13750658
• 负责人: 安田 和弘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750658/
• 关键词: 安定化ジルコニア; 照射損傷; イオン、電子照射; 電子顕微鏡; 原子炉燃料; 放射線廃棄物; はじき出し損傷; 電子励起

本研究では、立方晶安定化ジルコニア(YSZ)中の照射欠陥集合体の形成・成長過程を調べ、イオン結晶中の点欠陥の離合集散過程に及ぼす選択的はじき出し損傷と蓄積電荷の効果について検討した。100keV He^+、300keV O^+または4keV Ar^+イオンを照射したYSZ試料に高強度電子線を照射すると、非常に強い歪みコントラストを有する特異な欠陥集合体が形成される。この欠陥集合体形成はイオンのみを照射したときには観察されず、電子線照射に特有な現象である。さらに特徴的な現象として、この欠陥集合体は臨界直径(約1.0-1.5μm)に到達すると転位線へと変遷する。継続した電子照射を行なうと、同様な欠陥集合体の核形成、成長、および転位線への変遷過程が、照射欠陥や転位近傍などひずみ場を有する場所で優先的に生じた。この欠陥集合体について、申請者らは酸素イオンの板状集合体である可能性が最も高いと結論した。すなわち、酸素イオンの選択的はじき出し損傷により生成した酸素イオン格子間原子が集合したものであると考察した。選択的はじき出し損傷の機構に関する検討も行い、弾性的はじき出し損傷に加えて非弾性的はじき出し損傷(すなわち、電子励起に伴うはじき出し損傷)の可能性も考慮する必要があることがわかった。しかしながら現時点では、いずれに機構が支配的であるかは結論できていない。いずれの機構に従うにしても、本研究は安定化ジルコニアの点欠陥挙動において、酸素イオンの選択的はじき出し損傷の重要性を実験的に示した最初の研究である。この成果は、ジルコニアのような構成元素の質量が大きく異なる結晶、および/あるいはイオン性の強い結晶の照射損傷過程の理解に重要な指針を与える。酸素イオンの集合、すなわち同種のイオンの集合は電荷の蓄積を伴う。本研究では、蓄積電荷が欠陥集合体周辺に付加的な応力・ひずみ場を誘起すること、またその応力場は転位を生成するに十分なものになりうることを計算機実験により示した。つまり、実験により観察された臨界直径での転位への変遷は、転位形成によるひずみの開放によることを示唆している。

This study で は, cubic stability ジ ル コ ニ ア (YSZ) の irradiation owe 陥 aggregate の を べ, forming, growing process イ オ ン の point in crystallization owe 陥 の に clutch distribution process and ぼ す sentaku of は じ き out と し damage accumulation charge の unseen fruit に つ い て beg し 検 た. 100 kev He ^ +, 300 kev O ^ + ま た は kev Ar ^ 4 + イ オ ン を irradiation し た YSZ sample に high strength electronic line を irradiation す る と, very strong に い slanting み コ ン ト ラ ス ト を have す る specific な owe 陥 aggregate が form さ れ る. こ の owe 陥 aggregate formation は イ オ ン の み を irradiation し た と き に は 観 examine さ れ ず に な unique phenomenon, electron irradiation で あ る. さ ら に な phenomenon of 徴 と し て, こ の owe 陥 aggregate は critical diameter (about 1.0 to 1.5 microns) arrive に す る と planning a line へ と - moving す る. Line 継 続 し た electron irradiation を な う と, with others in な owe 陥 aggregate の nucleation, growth, お よ び planning a line へ の が - moving process, irradiation owe 陥 や planning a nearly alongside な ど ひ ず み を have す で る places priority に raw じ た. The が is a 陥 aggregate に と て て て of the applicant, the ら is an acid-element <s:1> <s:1> is a plate-like aggregate である. The possibility of が is the highest. The conclusion is た た. す な わ ち, acid イ オ ン の sentaku of は じ き out し damage に よ り generated し た acid element イ オ ン cubicle atomic が collection し た も の で あ る と investigation し た. Of sentaku は じ き out し damage の institutions に masato す る 検 line for も い and 弾 は じ き out に し damage plus え て of non 弾 は じ き out し damage (す な わ ち, electronic excitation に with う は じ き out し damage) possibility の も consider す る necessary が あ る こ と が わ か っ た. <s:1> が ながら ながら the である な conclusion dominated by で ずれに and が ずれに institutions が at the current point で て て な な な で で で て な な な な. い ず れ の institutions に 従 う に し て も, this study は stabilization ジ ル コ ニ ア の point owe 陥 挙 dynamic に お い て, acid イ オ ン の sentaku of は じ き out importance し damage の を be 験 に し in た の initial research で あ る. こ の results は, ジ ル コ ニ ア の よ う な mass element の が き く different な る crystallization, お よ び / あ る い は イ オ ン sex strong の い crystallization の irradiation damage process の understand important な に pointer を and え る. Acidin group <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> aggregation, すなわち of the same kind of <s:1> <e:1> <e:1> accumulation を charge <e:1> accumulation を accompanied by う. This study で が owe 陥 は, charge collection week 辺 に pay plus な 応 Rio DE ひ ず を み field induced す る こ と, ま た そ の 応 force field は planning を generation す る に very な も の に な り う る こ と を computer be 験 に よ り shown し た. つ ま り, be 験 に よ り 観 examine さ れ た critical diameter で の planning a へ の variations, planning a form に は よ る ひ ず み の open に よ る こ と を in stopping し て い る.

项目成果

K.Yasuda, C.Kinoshita, S.Matsumura: "Effects of Simultaneous Displacive and Ionizing Radiation in Ionic and Covalent Crvstals"Defects and diffusion forum. (印刷中). (2002)

K.Yasuda、C.Kinoshita、S.Matsumura：“离子和共价晶体中同时位移和电离辐射的效应”缺陷和扩散论坛（2002 年出版）。

K.Yasuda, C.Kinoshita: "Radiation-Induced Defects in Oxide Ceramics under Displacive and Ionizing Radiation"Proc. of 4^<th> Pacific Rim Int. Conf. on Advanced Materials and Processing. 1411-1415 (2001)

K.Yasuda，C.Kinoshita：“位移和电离辐射下氧化物陶瓷中的辐射诱导缺陷”Proc。

A.Ryazanov, C.Kinoshita, K.Yasuda: "Strain and Stress Field Contrast near Charged Dislocation Loops Formed under Irradiation in Ceramic Materials"Proc. of 4^<th> Pacific Rim Int. Conf. on Advanced Materials and Processing. 2929-2932 (2001)

A.Ryazanov、C.Kinoshita、K.Yasuda：“陶瓷材料中辐照下形成的带电位错环附近的应变和应力场对比”Proc。

J.H.Lee, S.K.Hwang, K.Yasuda, C.Kinoshita: "Effect of molybdenum on electron radiation damage of Zr-based alloys"J. Nucl. Mater.. 289. 334-337 (2001)

J.H.Lee、S.K.Hwang、K.Yasuda、C.Kinoshita：“钼对锆基合金电子辐射损伤的影响”J。

J.H.Lee, S.K.Hwang, K.yasuda, C.Kinoshita: "Effect of molybdenum on electron radiation damage of Zr-based alloys"Journal of Nuclear Materials. 289. 334-337 (2001)

J.H.Lee、S.K.Hwang、K.yasuda、C.Kinoshita：“钼对锆基合金电子辐射损伤的影响”核材料杂志。