遠隔操作式高分解能走査型電子顕微鏡の開発

Development of remote controlled type field-emission type scanning electron microscope

安田 良; 西野 泰治 ; 三田 尚亮; 仲田 祐仁; 原田 克也 ; 野沢 幸男; 天野 英俊

Yasuda, Ryo; Nishino, Yasuharu; Mita, Naoaki; Nakata, Masahito; Harada, Katsuya; Nozawa, Yukio; Amano, Hidetoshi

発電コストの効率化及び廃棄物の低減を目的として軽水炉燃料の高燃焼度化が計画されているが、高燃焼度化に伴う燃料挙動の変化に関する情報が、燃料の安全評価上必要とされている。燃料を高燃焼度化した場合、燃料ペレット及びジルカロイ被覆管にリム組織,水素化物などさまざまな微細組織が形成され、燃料の燃焼挙動に影響を及ぼすことが懸念されている。これらの微細組織の形成機構を検討するために、燃料・材料の表面微細組織の形状,寸法及び組成に関する知見が重要となる。日本原子力研究所ホット試験室では、微細組織の観察に有効である高分解能走査型電子顕微鏡を燃料試験施設に開発・整備した。本装置は、高放射性物質を試料として使用するため、遠隔操作式であり、遮へい能力,耐震性及び負圧維持を十分に担保した遮へい体並びにマニプレータ等の付属機器を設置し、安全性及び操作性を考慮した構造とした。また、組成分析するために可変型コリメータなどを組み込んだ高放射性試料対応エネルギー分散型検出器(EDS)を設置した。ジルカロイ水素吸収管及び酸化膜形成管を用いた特性試験を行った結果、高倍率10,000~30,000倍でも鮮明な撮影が可能であり、所期性能が維持されていることを確認した。

Information about the fuel behavior under high burn-up operation is needed to assess the safety of the high burn-up fuels. Microstructures in irradiated fuel pellets and Zircaloy tubes influence on their integrity. The fundamental information about microstructures is necessary to estimate the formation mechanism and change in the properties of the fuels.The Field Emission type Scanning Electron Microscope (FE-SEM) has been hence installed at the Reactor Fuel Examination Facility (RFEF). FE-SEM is designed for the remote handling type to use high radioactive materials and has equipments to keep safety for operators. Charctarization tests were carried out using Zircaloy cladding tubes with oxide films and hydrides to confirm machine performance. In the results of the tests, high-resolution images with a magnification of 30,000 were obtained. Those results show that the apparatus is maintained high performance as well as standard type.