不活性母材用セラミックス材料の照射効果に関する研究(核変換ガス原子の効果に関する研究)

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四竃 樹男*; 矢野 豊彦*; 鵜飼 重治  ; 小野瀬 庄二 

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マイナーアクチニド(MA)や長寿命核分裂生成物(LLFP)の消滅処理では、不活性母材マトリックス材中にMAやLLFPを分散して原子炉照射する方法が効果的である。MAやLLFPの消滅処理のための不活性母材としては、熱伝導性に優れ、耐熱性やNaとの両立性が両校なAlNセラミックスが有望であるため、AlNに着目してその照射効果を研究した。窒化アルミニウムの消滅処理用不活性母材としての適用に際しては、14N(n,p)14Cの核反応で生成する放射性物質である14Cが発生しない母材が求められる。そこで、窒素の同位体を分離したAl15NとAl14N焼結体試料を作成して、 はじき出し損傷が主体の高速実験炉「常陽」と(n,p)反応が主体のHFIR(米国のオークリッジ研)での中性子照射試験を行い、スウェリング、熱伝導度、損傷組織変化等を評価するとともに、中性子照射に伴う核変換効果を明らかにした。本報告書では、同位体調整したAlN試料の作製と評価、「常陽」および「HFIR」照射した試料の照射後試験結果について記載した。「常陽」照射試料ではAl14Nに比べAl15Nの方がスウェリングがわずかに大きく、また、その熱処理による回復が少なかった。また、1600までのHe放出特性は類似しているが、量はAl14Nに比べAl15Nの方が少なかった。転位ループの生成および、粒界マイクロクラックの生成は同位体の影響を受けなかった。回復過程の同位体間の差異は、14Nと15Nの拡散速度に関連があると思われた。「HFIR」照射試料では、Al15Nに比べAl14Nの方がスウェリング(密度減少)が大きく、「常陽」照射後とは異なった。

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