セラミックスの照射影響に関する基礎調査(その5)

Basic Research on Radiation Effects of Ceramics (5)

丸山 忠司*

Maruyama, Tadashi*

製法の異なるBC焼結体を用いて、100KeV200KeVまでの低エネルギーおよび15MeVの高エネルギーヘリウムイオンを用い、室温から1000Cまでの温度範囲で照射試験を行った。照射量は最大110の18乗(ion/cm2)であった。とくに、本研究ではBC原料粉末の製法による焼結体組織変化の差、照射環境下のBCの非晶質化、照射誘起析出およびHeバブルの形成挙動について研究した。その結果によると、1)照射前にB4Cの微細組織の製法により多少の差が認められたが、イオン照射後には両者の明らかな違いは確認できなかった。2)高エネルギー(15MeV)イオン照射した試料では、BC母相の非晶質化が生じた、800C以下でイオン照射した試料に、Fe-B化合物からなる微結晶の照射誘起析出が確認された。3)高温で照射された試料では、ひずみ場を伴うHeバブルが、また1000Cでは結晶の(001)面に平行に並ぶプレート(平板)状バブルの析出が観察された。重照射試料ではHeは高濃度に析出し、BCのクラックに発展していた。つぎに、原子炉で照射したBC中の10・Bの同位体比測定に関して検討した。BC中からホウ素抽出において、回収率が60%以上であれば、十分精度良く測定できることが確認された。この結果をもとに、照射したB4C試料のホウ素の同位体比を高精度で測定することができた。また、比較的安価で、簡単高速に測定できるICP-MSについて調査検討し、0.20.3%程度の精度で測定可能であることが分かった。

Ion irradiation ezperiment was carried out to elucidate microstructural change of neutron-irradiated B4C. The materials used in this investigation were boron carbides made of carbothermi-reduction method. The specimens were irradiated with helium ions having 15 MeV and 100 to 200 keV, to the fluences of 110 to 210/cm at temperatures from room temperature to 1000C. After ion irradiation, the microstructure of specimens was analyzed by transmission electron microscopy (TEM). The difference in maicrostructures disappeared among different BC pellets after ion irradiations. The ion-irradiation by 15 MeV helium ions produced a radiation-induced amorphization in the matrix. A radiation-enhanced precipitation of micro-crystals which consists of Fe-rich composition was observed in the materials irradiated below 800C. High temperature helium ion irradiation created a number of He bubbles which is associated with strain fields. When irradiation temperature was increased to 1000C, extended planer bubbles were formed on the (001) plane of BC, Extremely higher helium irradiation lead to initiation of itragranular clarks. We have also carried out studies of method for measurement of isotopic content was accurately measured when recovery of boron from irradiated BC was higher than 60%. Since ICP-MS is rather cheap and easy to measure isotopic content of materials, we studied the feasibility of using ICP-MS for measurement of 10 B in BC.