量子ビーム照射下におけるリチウム系セラミックス増殖材中の水素挙動に関する研究

量子束辐照下锂基陶瓷增殖材料氢行为研究

基本信息

批准号：
08J07118
负责人：
且井宏和
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J07118/
关键词：
固体増殖材水素挙動イオン照射照射損傷 RBSチャネリング法反跳粒子検出法光吸収測定 LiAlO_2 LiAlO2 RBSイオンチャネリング重水素照射 He照射リチウム酸化物イオンチャネリングイオン注入動的照射効果放射線誘起発光

项目摘要

本研究は核融合炉における固体増殖材候補である三元系リチウム酸化物(LiAlO_2, Li_2TiO_3, Li_2ZrO_3およびLi_4SiO_4)中の水素同位体捕捉・輸送挙動を明らかにすると共に、イオン照射による損傷機構を解明し、この構造変化と水素挙動の関係を明らかにすることを目的とする。本年度は、分光学的手法と高速イオン散乱分析を複合的に活用することにより、増殖材中にイオン入射した水素が欠陥形成に及ぼす影響を明らかにすることに焦点を当てた。室温において10keV D_2^+および10keV He^+照射された単結晶LiAlO_2の紫外・可視光吸収測定により、5.25eVの酸素欠陥(F^+ center)に由来する吸収ピーク強度は、He照射と比べてD照射試料のほうが著しく高いことが分かった。また、RBSイオンチャネリング法を用い、これらDおよびHe照射されたLiAlO_2中のはじき出し原子濃度の深さプロファイルを調べた結果、D入射にともない形成される欠陥の深さプロファイルは、二体衝突モデルで予測されるプロファイルよりも十分に深い位置まで及ぶ。一方で、ヘリウム照射で形成されるはじき出し損傷プロファイルは計算で予測されるものとほぼ一致した。入射Dは核的衝突によるはじき出し損傷に加えて、イオン飛跡終端における水素捕捉により、例えば水素化物といった母結晶とは異なる化合物を形成することにより構造変化をもたらすものと考えられる。さらに、高温照射下(～653K)においては、D照射にともなうはじき出し原子数の増加量が、He照射に比べて著しく多いことを明らかにした。以上のように本年度は、入射水素と欠陥形成過程の関係に関する新しい知見を見出すとともに、これが高温照射下におけるダメージ蓄積挙動にも重要な役割を持つことを示すことができた。

这项研究旨在澄清三元氧化三元锂（Lialo_2，li_2tio_3，li_2zro_3和li_4sio_4）中的陷入氢同位素，它们是核融合反应堆中的候选固体繁殖材料，以阐明造成的损害机制，以阐明造成的损害机制，以澄清这种相关的关系。今年，我们专注于通过利用光谱方法和快速离子散射分析来阐明氢入射对缺陷形成的影响。在室温下辐照的单晶LIALO_2的紫外可见光吸收测量表明，在D-IRRAIDIAD样品中，从5.25 eV（f^+中心）中获得的吸收峰强度明显高于辐照样品中的吸收峰强度。此外，通过使用RBS离子通道，研究了这些D中挤出的原子浓度的深度曲线，并研究了HE辐照的Lialo_2，并且与Dod碰撞模型所预测的相比，带有D入射的缺陷的深度曲线达到了足够深的位置。另一方面，由氦辐射形成的射血损伤曲线与计算预测的射血损伤大致一致。除了由核冲突造成的排斥损害外，事件D还被认为会导致由于离子轨道终止处的氢捕获而导致结构性变化，从而形成与母晶体不同的化合物，例如氢化物。此外，据透露，在高温照射下（高达653K），由于D辐射引起的挤出辐射数量的原子数增加明显高于HE辐照。如上所述，今年，我们发现了有关入射氢与缺陷形成过程之间关系的新发现，并表明这在高温照射下在损伤积累行为中也起着重要作用。